Question

11．2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反應過程的能量變化如圖所示．已知1mol SO₂（g）氧化為1mol SO₃（g）的△H=-99kJ•mol^-1．請回答下列問題：
（1）圖中A、C分別表示反應物總能量、生成物總能量，E的大小對該反應的反應熱物（填“有”或“無”）影響．該反應通常用V₂O₅作催化劑，加V₂O₅會使圖中B點降低（填“升高”還是“降低”），△H不變（填“變大”、“變小”或“不變”），理由是因為催化劑可以降低反應的活化能，但不能改變反應物的總能量和生成物的總能量之差，即不改變反應熱
（2）圖中△H=-198kJ•mol^-1；
（3）V₂O₅的催化循環(huán)機理可能為：V₂O₅氧化SO₂時，自身被還原為四價釩化合物；四價釩化合物再被氧氣氧化為V₂O₅．寫出該催化循環(huán)機理的化學方程式SO₂+V₂O₅═SO₃+2VO₂、4VO₂+O₂═2V₂O₅．
（4）已知單質硫的燃燒熱為296kJ•mol^-1，計算由S（s）生成3molSO₃（g）的△H（要求計算過程）．

Answer 1

分析 （1）A表示反應物總能量，C表示生成物總能量；△H為反應熱，E為活化能，活化能的大小與反應熱無關；催化劑能夠降低反應的活化能，不影響反應物和生成物能量高低；
（2）反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）中反應熱表示2molSO₂（g）放出的熱量；
（3）V₂O₅氧化SO₂時，自身被還原為四價釩化合物，即得到VO₂與SO₃，四價釩化合物再被氧氣氧化為V₂O₅；
（4）單質硫的燃燒熱為296kJ•mol^-1，則S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296kJ•mol^-1，再根據(jù)蓋斯定律計算．

解答 解：（1）圖中A、C分別表示反應物總能量、生成物總能量，B為活化能，反應熱可表示為生成物總能量能、反應物總能量的大小之差，活化能的大小與反應熱無關，
催化劑能夠降低反應的活化能，加V₂O₅會使圖中B點降低，因為催化劑可以降低反應的活化能，但不能改變反應物的總能量和生成物的總能量之差，即不改變反應熱，
故答案為：反應物總能量；生成物總能量；無；降低；不變；因為催化劑可以降低反應的活化能，但不能改變反應物的總能量和生成物的總能量之差，即不改變反應熱；
（2）因1mol SO₂（g）氧化為1mol SO₃的△H=-99kJ•mol^-1，所以2molSO₂（g）氧化為2molSO₃的△H=2×（-99kJ•mol^-1）=-198kJ•mol^-1，故答案為：-198；
（3）V₂O₅氧化SO₂時，自身被還原為四價釩化合物，即得到VO₂與SO₃，四價釩化合物再被氧氣氧化為V₂O₅，反應方程式為：SO₂+V₂O₅═SO₃+2VO₂，4VO₂+O₂═2V₂O₅，
故答案為：SO₂+V₂O₅═SO₃+2VO₂；4VO₂+O₂═2V₂O₅；
（4）因單質硫的燃燒熱為296kJ•mol^-1，則①：S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296kJ•mol^-1，
而 1mol SO₂（g）氧化為1mol SO₃的△H=-99kJ•mol^-1，則②：SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=SO₃（g）△H=-99kJ•mol^-1，
則根據(jù)蓋斯定律，①×3+②×3可得：S（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=SO₃（g），△H=3×[（-296kJ•mol^-1）+（-99kJ•mol^-1）]=-1185 KJ•mol^-1，
答：由S（s）生成3molSO₃（g）的△H為-1185 KJ•mol^-1．

點評 本題考查反應熱計算有關計算、反應中能量變化，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，注意催化劑對反應的影響以及蓋斯定律的應用．