Question

8．已知2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）反應(yīng)過(guò)程的能量變化如圖1所示．已知1mol SO₂（g）氧化為1mol SO₃的△H=-99kJ/mol．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）圖中A、C分別表示反應(yīng)物總能量、生成物總能量，E的大小對(duì)該反應(yīng)的反應(yīng)熱有無(wú)影響？
（2）圖中△H=-198kJ/mol
（3）該反應(yīng)通常用V₂O₅作催化劑，V₂O₅的催化循環(huán)機(jī)理可能為：V₂O₅氧化SO₂時(shí)，自身被還原為四價(jià)釩化合物；四價(jià)釩化合物再被氧氣氧化．寫(xiě)出該催化循環(huán)機(jī)理的化學(xué)方程式為SO₂+V₂O₅=SO₃+2VO₂、4VO₂+O₂=2V₂O₅ ．
（4）某科研單位利用原電池原理，用SO₂和O₂來(lái)制備硫酸，裝置如圖2所示，電極A、B為多孔的材料，能吸附氣體，同時(shí)也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸．
①該原電池的B為負(fù)極（填“正極”、“負(fù)極”），其電極反應(yīng)式為SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺．
②電解質(zhì)溶液中H⁺通過(guò)質(zhì)子膜向右（填“向左”“向右”、“不”）移動(dòng)．
③電池總反應(yīng)式為2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄ ．

Answer 1

分析 （1）A、C分別表示反應(yīng)物總能量的生成物總能量，B為活化能，活化能的大小與反應(yīng)熱無(wú)關(guān)；
（2）根據(jù)參加反應(yīng)SO₂的物質(zhì)的量之比等于對(duì)應(yīng)的△H之比；
（3）V₂O₅氧化SO₂時(shí)，自己被還原為四價(jià)釩化合物，還生成三氧化硫；四價(jià)釩化合物再被氧氣氧化生成V₂O₅；
（4）本題為SO₂與O₂反應(yīng)生成SO₃，SO₃再與水化合生成硫酸，根據(jù)硫酸的出口判斷正負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，原電池放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)．

解答 解：（1）因圖中A、C分別表示反應(yīng)物總能量、生成物總能量，B為活化能，反應(yīng)熱可表示為A、C活化能的大小之差，活化能的大小與反應(yīng)熱無(wú)關(guān)，
故答案為：反應(yīng)物總能量；生成物總能量；無(wú)；
（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=-198kJ•mol^-1，
則2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）△H=-198KJ•mol^-1，
故答案為：-198；
（3）V₂O₅氧化SO₂時(shí)，自己被還原為四價(jià)釩化合物，還生成三氧化硫；四價(jià)釩化合物再被氧氣氧化生成V₂O₅，該催化循環(huán)機(jī)理的化學(xué)方程式為SO₂+V₂O₅═SO₃+2VO₂、4VO₂+O₂═2V₂O₅，
故答案為：SO₂+V₂O₅=SO₃+2VO₂；4VO₂+O₂=2 V₂O₅ ；
（4）該原電池中，負(fù)極上失電子被氧化，所以負(fù)極上投放的氣體是二氧化硫，二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，正極上投放的氣體是氧氣，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，根據(jù)硫酸和水的出口方向知，B極是負(fù)極，A極是正極，所以B極上的電極反應(yīng)式為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，原電池放電時(shí)，氫離子由負(fù)極B移向正極A，所以其電池反應(yīng)式為：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，
①根據(jù)硫酸和水的出口方向知，B極是負(fù)極，B極上的電極反應(yīng)式為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：負(fù)極；SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺；
②原電池放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中H⁺通過(guò)質(zhì)子膜由負(fù)極B移向正極A，向右移動(dòng)，
故答案為：向右；
③正極A上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，B電極反應(yīng)為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，極上的電極反應(yīng)式為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，所以其電池反應(yīng)式為：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，
故答案為：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄ ；

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)過(guò)程的能量變化圖以及運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行反應(yīng)熱的計(jì)算、原電池原理和電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)、催化劑的催化原理等知識(shí)點(diǎn)，難度不大，注意活化能與反應(yīng)熱的關(guān)系．