Question

【題目】硫單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。

(1)已知25℃時:O2(g)+S(s)=SO2(g)△H=一akJ/mol

O2(g)+2SO2(g)2S03(g)△H=-bkJ/mol

寫出SO3(g)分解生成O2(g)與S(s)的熱化學(xué)方程式:_______________________。

(2)研究SO2催化氧化生成SO3的反應(yīng)，回答下列相關(guān)問題:

①甲圖是SO2(g)和SO3(g)的濃度隨時間的變化情況。反應(yīng)從開始到平衡時,用SO2表示的平均反應(yīng)速率為_________。

②在一容積可變的密閉容器中充入20molSO2(g)和10molO2(g),02的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度(T)、壓強(P)的變化如圖乙所示。則P1與P2的大小關(guān)系是P2_____P1(“>”“<”或“=”),A、B、C三點的平衡常數(shù)大小關(guān)系為______(用K、Kg、K。和“<”“>”或“=”表示)。

(3)常溫下，H2SO3的電離平衡常數(shù)Ka1=1.5510-2Ka2=1.02×10-7。

①將SO2通入水中反應(yīng)生成H2SO3。試計算常溫下H2SO32H++S032-的平衡常數(shù)K=____。(結(jié)果保留小數(shù)點后兩位數(shù)字)

②濃度均為0.1mol/L的Na2SO3、NaHSO3混合溶液中，=______________。

(4)往1L0.2mol/LNa2SO3溶液中加入等體積的0.1mol/L的CaCl2溶液，充分反應(yīng)后(忽略溶液體積變化)，溶液中c(Ca2+)=______。(已知，常溫下Ksp(CaSO3)=1.28×10-9)

Answer 1

【答案】 SO3(g) O2(g) + S(s) ΔH=+(a+) kJ·mol-1 0.75mol·(L·min)-1； > KB >KA =Kc 1.58×10-9 或1.5 2.56×10-8mol. L-1

【解析】(1)已知：①O2(g)+S(s)═SO2(g)△H1=akJ/mol，

②O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)△H2=bkJ/mol，

所求反應(yīng)方程式為：2SO3(g)3O2(g)+2S(s)，該反應(yīng)可由(①×2+②)得到，根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)的焓變?yōu)?/span>△H=(2△H1+△H2)=(2a+b)kJ/mol，故答案為：2SO3(g)3O2(g)+2S(s) △H=(2a+b)kJ/mol；

(2)①SO2催化氧化生成SO3的反應(yīng)方程式為：O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)，SO2是反應(yīng)物，隨著反應(yīng)的進行，濃度降低，SO3是生成物，隨著反應(yīng)的進行，濃度升高，根據(jù)圖象，下降的是SO2，反應(yīng)從開始到平衡，經(jīng)歷的時間為△t=10min，SO2的物質(zhì)的量濃度改變量為9.01.5=7.5mol/L，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系，O2的物質(zhì)的量濃度改變量為△c=7.5mol/L2=3.75mol/L，則用O2表示的平均反應(yīng)速率為v(O2)=△c/△t=3.75mol/L/10min=0.375mol/(Lmin)，故答案為：0.375mol/(Lmin)；

②反應(yīng)方程式為：O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)，隨著反應(yīng)的進行，氣體分子數(shù)減小，體系壓強降低，結(jié)合圖象采用控制變量法分析，當(dāng)溫度相同時，增大體系壓強，有利于化學(xué)反應(yīng)平衡向正反應(yīng)方向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率升高，因此增大壓強，可以增大O2的平衡轉(zhuǎn)化率，則P1與P2的大小關(guān)系是P1<P2，溫度相同，化學(xué)平衡常數(shù)不改變，該反應(yīng)的焓變小于0，因此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度有利于反應(yīng)正向進行，則A. B.C三點的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KA=KC<KB，故答案為：KA=KC<KB；

(3)①常溫下H2SO32H++SO32的平衡常數(shù)K，根據(jù)多重平衡規(guī)則，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c2(H+)c(SO32)/c(H2SO3)=Ka1Ka2=1.54×102×1.02×107=1.57×109故答案為：1.57×109；

②濃度均為0.1mol/L的Na2SO3、NaHSO3混合溶液，對于Na2SO3溶液，根據(jù)物料守恒：c(Na+)=2c(SO32)+2(HSO3)+2(H2SO3)，對于NaHSO3溶液，根據(jù)物料守恒：c(Na+)=c(SO32)+(HSO3) +(H2SO3)，對于濃度相同的Na2SO3、NaHSO3混合溶液，設(shè)混合溶液中有V1L Na2SO3、V2L NaHSO3，則混合溶液中，c(Na+)=(2×0.1V1+0.1V2)/V1+V2，c(SO32)+(HSO3)+(H2SO3)=(0.1V1+0.1V2)/(V1+V2)，因此混合溶液中，c(Na+)/[c(SO23)+c(HSO3)+c(H2SO3)]=3/2，故答案為：32；

(4)1L 0.2mol/LNa2SO3溶液中加入span>0.1mol的CaCl2固體，充分反應(yīng)后(忽略溶液體積變化)，反應(yīng)生成CaSO3，溶液中起始時，c(Ca2+)=0.1mol/L，c(SO32)=0.2mol/L，發(fā)生反應(yīng)為Ca2++SO32═CaSO3，反應(yīng)后，溶液中剩余c(SO32)=0.2mol/L0.1mol/L=0.1mol/L，則溶液中此時c(Ca2+)=Ksp(CaSO3)/c(SO32)=1.28×108mol/L，故答案為：1.28×108mol/L；