Question

11．催化氧化法是工業(yè)制硫酸的常用方法，將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是其中的關(guān)鍵步驟．
（1）已知25℃、101kPa時(shí)：
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）═2H₂SO₄（l）△H₁=-544kJ/mol
H₂O（g）═H₂O（l）△H₂=-44kJ/mol
SO₃（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（l）△H₃=-130kJ/mol
則2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196KJ/mol
（2）下列關(guān)于反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的說法正確是BD
A．升溫可以加快合成SO₃的速率同時(shí)提高SO₂的轉(zhuǎn)化率
B．尋找常溫下的合適催化劑是未來研究的方向
C．該反應(yīng)在任何條件下都能自發(fā)進(jìn)行
D．當(dāng)2ν（O_2生成）=ν（SO_2消耗）時(shí)，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
（3）t℃時(shí)，在100L容積固定的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和2.0mol O₂（g），發(fā)生反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），平衡時(shí)壓強(qiáng)為初始壓強(qiáng)的$\frac{5}{6}$倍，該溫度下平衡常數(shù)K=100L/mol．
①若溫度不變，再加入1.0mol O₂后重新達(dá)到平衡，則O₂的轉(zhuǎn)化率減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“不變”或“減小”），SO₃的體積分?jǐn)?shù)減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“不變”或“減小”）．
②若溫度不變，將容器容積從100L縮小到50L時(shí)，則平衡向正（填“正”或“逆”）反應(yīng)方向移動(dòng)請結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)來說明平衡移動(dòng)的原因，要求寫出推導(dǎo)過程當(dāng)恒溫下，容器容積從100L縮小到50L時(shí)，Qc=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{2}{50}）^{2}}{（\frac{2}{50}）^{2}×\frac{1}{50}}$=50＜K，所以反應(yīng)將正向移動(dòng)達(dá)到平衡．
（4）下列關(guān)于2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反應(yīng)的圖象中，可能正確的是ACD（填序號）．
（5）SO₂的尾氣處理常用亞硫酸鈉吸收法，常溫下當(dāng)吸收至NaHSO₃時(shí)，吸收液中相關(guān)離子濃度關(guān)系一定正確的是AB
A．c（Na⁺）+c（H⁺）＞c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c （OH^-）   
B．c（H⁺）+c （H₂SO₃）=c （SO₃^2-）+c （OH^-）
C．c（Na⁺）＞c （HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）        
D．水電離的c（H⁺）＞1×10^-7mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算所需熱化學(xué)方程式，依據(jù)蓋斯定律①+②×2-2×③計(jì)算得到；
（2）反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)原理分析判斷選項(xiàng)；
（3）平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算；
①若溫度不變，再加入1.0molO₂，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，重新達(dá)到平衡，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率增大，三氧化硫含量減��；
②當(dāng)恒溫下，容器容積從100L縮小到50L時(shí)，壓強(qiáng)增大，平衡正向進(jìn)行，計(jì)算此時(shí)濃度商和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
（4）A、先拐先平壓強(qiáng)大，平衡正向進(jìn)行，三氧化硫體積分?jǐn)?shù)增大；
B、溫度升高正逆反應(yīng)速率增大，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，逆反應(yīng)速率增大的多；
C、隨溫度升高，反應(yīng)正向進(jìn)行達(dá)到平衡狀態(tài)，繼續(xù)升溫平衡逆向進(jìn)行，三氧化硫體積分?jǐn)?shù)減��；
D、圖象分析可知，正反應(yīng)速率減小后，增大比原來的正反應(yīng)速率大，增大三氧化硫濃度，同時(shí)減少二氧化硫濃度，平衡逆向進(jìn)行；
（5）A．根據(jù)電荷守恒判斷；
B．根據(jù)物料守恒判斷；
C．NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離程度大于其水解程度；
D．水電離出氫離子濃度等于溶液中氫氧根離子濃度，由于NaHSO₃溶液的pH未知，不能計(jì)算水電離出氫離子濃度．

解答 解：（1）①2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）═2H₂SO₄（l）△H₁=-544kJ/mol
②H₂O（g）═H₂O（l）△H₂=-44kJ/mol
③SO₃（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（l）△H₃=-130kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律①+②×2-2×③得到：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196KJ/mol，
故答案為：-196KJ/mol；
（2）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，
A．升溫平衡逆向進(jìn)行，可以加快合成SO₃的速率，但不能提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，故A錯(cuò)誤；
B．催化劑能加快反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，尋找常溫下的合適催化劑減少能源利用是未來研究的方向，故B正確；
C．該反應(yīng)在任何條件下都能自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)焓變△H＜0，△S＜0，低溫下自發(fā)進(jìn)行，高溫可能存在△H-T△S＞0，故C錯(cuò)誤；
D．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，當(dāng)2ν（O_2生成）=ν（SO_2消耗）時(shí)，說明二氧化硫的正逆反應(yīng)速率相同，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：BD；
（3）t℃時(shí)，在100L容積固定的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和2.0mol O₂（g），發(fā)生反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），設(shè)反應(yīng)的氧氣物質(zhì)的量為x，
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），
起始量（mol）   4        2       0
變化量（mol）   2x       x      2x
平衡量（mol）  4-2x     2-x      2x
平衡時(shí)壓強(qiáng)為初始壓強(qiáng)的$\frac{5}{6}$倍，
4-2x+2-x+2x=$\frac{5}{6}$×（4+2）
x=1
平衡常數(shù)K=$\frac{（\frac{2}{100}）^{2}}{（\frac{2}{100}）^{2}×\frac{1}{100}}$=100L/mol，
故答案為：100L/mol；
①兩種物質(zhì)，增加其中一種，會提高另一種的轉(zhuǎn)化率，若溫度不變，再加入1.0mol O₂后重新達(dá)到平衡，則O₂的轉(zhuǎn)化率減小，氧氣的量增多，轉(zhuǎn)化的小于加入的物質(zhì)的量，SO₃的體積分?jǐn)?shù)反而減小，故答案為：減小；減��；
②當(dāng)恒溫下，容器容積從100L縮小到50L時(shí)，壓強(qiáng)增大，平衡正向進(jìn)行，此時(shí)濃度商Qc=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{2}{50}）^{2}}{（\frac{2}{50}）^{2}×\frac{1}{50}}$=50＜K，所以反應(yīng)將正向移動(dòng)達(dá)到平衡
故答案為：正；當(dāng)恒溫下，容器容積從100L縮小到50 L時(shí)，Qc=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{2}{50}）^{2}}{（\frac{2}{50}）^{2}×\frac{1}{50}}$=50＜K，所以反應(yīng)將正向移動(dòng)達(dá)到平衡；
（4）A、先拐先平壓強(qiáng)大，平衡正向進(jìn)行，三氧化硫體積分?jǐn)?shù)增大，圖象符合化學(xué)平衡移動(dòng)原理，故A正確；
B、溫度升高正逆反應(yīng)速率增大，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，逆反應(yīng)速率增大的多，圖象中反應(yīng)速率變化不符合化學(xué)平衡移動(dòng)原理，故B錯(cuò)誤；
C、隨溫度升高，反應(yīng)正向進(jìn)行達(dá)到平衡狀態(tài)，繼續(xù)升溫平衡逆向進(jìn)行，三氧化硫體積分?jǐn)?shù)減小，圖象變化符合反應(yīng)進(jìn)行過程和平衡移動(dòng)原理，故C正確；
D、圖象分析可知，正反應(yīng)速率減小后，增大比原來的正反應(yīng)速率大，增大三氧化硫濃度，同時(shí)減少二氧化硫濃度，平衡逆向進(jìn)行，圖象變化符合化學(xué)平衡的移動(dòng)原理和變化，故D正確；
故答案為：ACD；
（5）A．根據(jù)電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）＞c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故A正確；
B．溶液中S元素以SO₃^2-、HSO₃^-、H₂SO₃形式存在，Na元素與硫元素物質(zhì)的量之比為1：1，故溶液中c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃），電荷守恒為：c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），合并得到c（H⁺）+c （H₂SO₃）=c （SO₃^2-）+c （OH^-），故B正確；
C．NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離程度大于其水解程度，故溶液中c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-），故C錯(cuò)誤；
D．水電離出氫離子濃度等于溶液中氫氧根離子濃度，由于NaHSO₃溶液的pH未知，不能計(jì)算水電離出氫離子濃度，故D錯(cuò)誤，
故答案為：AB．

點(diǎn)評 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫和蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡移動(dòng)原理應(yīng)用和平衡影響因素的分析判斷，平衡常數(shù)概念計(jì)算分析，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．