Question

6．銅冶金技術以火法冶煉為主．
（1）火法煉銅的工藝流程如下：

反應Ⅰ：2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ•mol^-1
反應Ⅱ：2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）═6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ•mol^-1
①在反應Ⅱ中，每生成1mol SO₂轉移電子6mol．
②反應Cu₂S（s）+O₂（g）═2Cu（s）+SO₂（g）的△H=-217.4 kJ•mol^-1．
③理論上m₁：m₂=2：1．
（2）煉銅的副產品SO₂多用于制硫酸和石膏等化學產品．
①制硫酸中重要的一步反應是   
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196kJ•mol^-1．
圖表示將2.0mol SO ₂ 和1.0mol O ₂ 置于1L密閉容器中，當其他條件一定時，SO₂（g）的平衡轉化率α隨X的變化關系，X（X₁、X₂）代表壓強或溫度．

X代表的物理量是壓強．A對應條件下平衡常數K=80．
②下圖表示的是生產石膏的簡單流程，請用平衡移動原理解釋向CaCO₃懸濁液中通入SO ₂發(fā)生反應的原因CaCO₃懸濁液中存在CaCO_3（s）?Ca²⁺_（aq）+CO₃^2-_（aq），通入SO₂時，水與SO₂反應生成亞硫酸，亞硫酸電離出H⁺與CO₃^2-結合，c（CO₃^2-）減小，溶解平衡正向移動；．

（3）工業(yè)硫酸中往往含有一定量SO₂，測定過程如下：取m g工業(yè)硫酸配成100mL溶液，取出20.00mL溶液，加入1mL指示劑，用c mol•L^-1 I₂標準溶液滴定，消耗的I₂標準溶液V mL，工業(yè)硫酸中含有SO₂的質量分數的計算式是$\frac{8cV}{25m}$×100%．

Answer 1

分析 （1）①2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）═6Cu（s）+SO₂（g），硫由-2價變成+4價，所以生成1mol的二氧化硫轉移6mol的電子；
②根據蓋斯定律，反應Ⅰ：2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ•mol^-1，反應Ⅱ：2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）═6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ•mol^-1，Cu₂S（s）+O₂（g）═2Cu（s）+SO₂（g）的△H=$\frac{△{H}_{Ⅰ}+△{H}_{Ⅱ}}{3}$；
③由反應Ⅰ：2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g），反應Ⅱ：2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）═6Cu（s）+SO₂（g）可知，反應Ⅰ生成2mol的氧化亞銅消耗2molCu₂S，而2mol的氧化亞銅反應Ⅱ中消耗1mol的硫化亞銅，所以理論上m₁：m₂=2：1；
（2）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196kJ•mol^-1，正反應是放熱反應，所以升高溫度平衡逆向移動，SO₂（g）的平衡轉化率α減小，而增大壓強平衡正向移動，SO₂（g）的平衡轉化率α增大；反應達平衡后，由圖可知，SO₂的平衡轉化率α=0.80，參加反應的二氧化硫為2mol×80%=1.6mol，則：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始（mol）：2        1            0
變化（mol）：1.6    0.8           1.6
平衡（mol）：0.4    0.2           1.6
所以平衡時濃度：c（SO₂）=0.4mol/L，c（O₂）=0.2mol/L，c（SO₃）=1.6mol/L，故平衡常數k=$\frac{1．{6}^{2}}{0．{4}^{2}×0.2}$=80；
②碳酸鈣的懸濁液中存在溶解平衡，所以而通入二氧化硫與水反應生成亞硫酸酸性比碳酸的酸性強；
（3）根據反應SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，進行計算求解．

解答 解：（1）①2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）═6Cu（s）+SO₂（g），硫由-2價變成+4價，所以生成1mol的二氧化硫轉移6mol的電子，故答案為：6；
②根據蓋斯定律，反應Ⅰ：2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ•mol^-1，反應Ⅱ：2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）═6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ•mol^-1，Cu₂S（s）+O₂（g）═2Cu（s）+SO₂（g）的△H=$\frac{△{H}_{Ⅰ}+△{H}_{Ⅱ}}{3}$=$\frac{116-768.2}{3}$=-217.4kJ•mol^-1，故答案為：-217.4；
③由反應Ⅰ：2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g），反應Ⅱ：2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）═6Cu（s）+SO₂（g）可知，反應Ⅰ生成2mol的氧化亞銅消耗2molCu₂S，而2mol的氧化亞銅反應Ⅱ中消耗1mol的硫化亞銅，所以理論上m₁：m₂=2：1，故答案為：2：1；
（2）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196kJ•mol^-1，正反應是放熱反應，所以升高溫度平衡逆向移動，SO₂（g）的平衡轉化率α減小，而增大壓強平衡正向移動，SO₂（g）的平衡轉化率α增大，所以X代表的物理量是壓強；反應達平衡后，由圖可知，SO₂的平衡轉化率α=0.80，參加反應的二氧化硫為2mol×80%=1.6mol，則：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始（mol）：2        1            0
變化（mol）：1.6    0.8           1.6
平衡（mol）：0.4    0.2           1.6
所以平衡時濃度：c（SO₂）=0.4mol/L，c（O₂）=0.2mol/L，c（SO₃）=1.6mol/L，故平衡常數k=$\frac{1．{6}^{2}}{0．{4}^{2}×0.2}$=80，故答案為：壓強；80；
②碳酸鈣的懸濁液中存在溶解平衡，所以而通入二氧化硫與水反應生成亞硫酸酸性比碳酸的酸性強，所以CaCO₃懸濁液中存在CaCO_3（s）?Ca²⁺_（aq）+CO₃^2-_（aq），通入SO₂時，水與SO₂反應生成亞硫酸，亞硫酸電離出H⁺與CO₃^2-結合，所以c（CO₃^2-）減小，溶解平衡正向移動，故答案為：CaCO₃懸濁液中存在CaCO_3（s）?Ca²⁺_（aq）+CO₃^2-_（aq），通入SO₂時，水與SO₂反應生成亞硫酸，亞硫酸電離出H⁺與CO₃^2-結合，c（CO₃^2-）減小，溶解平衡正向移動；
（3）根據反應SO₂ +I₂ +2H₂O=H₂SO₄+2HI，
           1mol    1mol 
          n（SO₂）    cV×10^-3
所以 n（SO₂）=cV×10^-3mol，則SO₂的質量分數的計算式：$\frac{cV×1{0}^{-3}mol×64g/mol×\frac{100}{20}}{mg}$×100%=$\frac{8cV}{25m}$×100%，故答案為：$\frac{8cV}{25m}$×100%．

點評 本題考查氧化還原反應與計算、蓋斯定律的應用和化學平衡常數的計算等，難度中等，氧化還原反應的計算學生要學會應用關系式進行求解．