Question

工業(yè)制硫酸時，利用催化氧化反應(yīng)將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是一個的關(guān)鍵步驟．
（1）某溫度下，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）△H=-98kJ?mol^-1．開始時在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0mol O₂（g），當(dāng)反應(yīng)達到平衡時共放出熱量196kJ，該溫度下平衡常數(shù)K=

 

．
（2）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2molSO₂和1molO₂，發(fā)生下列反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），達到平衡后改變下述條件，SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大的是

 

（填字母）．
A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂
D．保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1mol SO₃
E．升高溫度
F．移動活塞壓縮氣體
（3）某人設(shè)想以如圖所示裝置用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸，寫出通入SO₂的電極的電極反應(yīng)式

 

，檢驗其中產(chǎn)物有SO₄^2-的具體操作為

 

．
（4）常溫時，BaSO₄的Ksp═1.08x10^-10．現(xiàn)將等體積的BaCl₂溶液與2.0x10^-3mol/l的Na₂SO₄溶液混合．若要生成BaSO₄沉淀，BaCl₂溶液的最小濃度為

 

．
（5）下列關(guān)于2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反應(yīng)的圖象中，正確的是

 

．

（6）SO₂有氧化性又有還原性，還有漂白性．將SO₂氣體通入酸性KMnO₄中，酸性KMnO₄褪色，SO₂表現(xiàn)

 

性，其中氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為

 

（已知KMnO₄酸性條件下的還原產(chǎn)物為Mn²⁺）．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的影響因素,氧化還原反應(yīng),用化學(xué)平衡常數(shù)進行計算,體積百分含量隨溫度、壓強變化曲線,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：

分析：（1）利用三段式法計算平衡濃度，根據(jù)平衡常數(shù)表達式計算；
（2）根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素進行判斷；
（3）原電池負極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂被氧化生成SO₄^2-；鋇離子和硫酸根離子生成硫酸鋇白色沉淀，據(jù)此檢驗硫酸根離子；
（4）計算混合后硫酸根的濃度，根據(jù)K_sp（BaSO₄）=c（Ba²⁺）?c（SO₄^2-）計算硫酸根沉淀時溶液中c（Ba²⁺），原氯化鋇溶液為此時鋇離子濃度的2倍，注意溶液混合后各種物質(zhì)的濃度降為原來的一半．
（5）升高溫度，加快反應(yīng)速率到達平均的時間縮短，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動，三氧化硫的含量降低；增大壓強，加快反應(yīng)速率到達平均的時間縮短，正反應(yīng)速率增大更多，平衡向正反應(yīng)方向移動，三氧化硫的含量增大，據(jù)此結(jié)合圖象判斷；
（6）升高溫度，加快反應(yīng)速率到達平均的時間縮短，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動，三氧化硫的含量降低；增大壓強，加快反應(yīng)速率到達平均的時間縮短，正反應(yīng)速率增大更多，平衡向正反應(yīng)方向移動，三氧化硫的含量增大，據(jù)此結(jié)合圖象判斷；根據(jù)化合價的升降來確定電子的轉(zhuǎn)移個數(shù)從而確定氧化劑和還原劑的質(zhì)量比分析．

解答： 解：（1）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1，在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0molO₂（g），當(dāng)反應(yīng)達到平衡時共放出熱量196kJ，則消耗SO₂ 2mol，
     2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1，
起始 4.0mol   10.0mol    0
轉(zhuǎn)化 2.0mol   1.0mol    2mol     
平衡 2.0mol   9.0mol    2mol        
則平衡時：c（SO₂）=0.02mol/L，c（O₂）=0.09mol/L，c（SO₃）=0.02mol/L，
所以k=

0.02 2

0.02 2×0.09

=3.33，
故答案為：3.33；
（2）A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃，平衡向逆反應(yīng)分析移動，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，故A正確；
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂，對平衡移動沒有影響，各物質(zhì)的濃度不變，故B錯誤；
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂，平衡向正反應(yīng)方向移動，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，故C正確；
D．保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1mol SO₃，處于等效平衡狀態(tài)，濃度不變，故D錯誤；
E．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)分析移動，SO₃的濃度減小，故E錯誤；
F．移動活塞壓縮氣體，體積減小，各物質(zhì)的濃度都增大，故F正確；
故選ACF；
（3）依據(jù)圖裝置分析，二氧化硫失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，二氧化硫被氧化為三氧化硫溶于水生成硫酸，電極反應(yīng)為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；檢驗硫酸根離子的方法為：取少量溶液于試管中加入鹽酸，無明顯現(xiàn)象，再加入BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀說明溶液中含SO₄^2-，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；取少量溶液于試管中加入鹽酸，無明顯現(xiàn)象，再加入BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀說明溶液中含SO₄^2-．
（4）等體積混合后，c（SO₄^2-）=

1

2

×2.0×10^-3mol/L=1.0×10^-3mol/L，故BaSO₄沉淀所需Ba²⁺離子的最小濃度為c（Ba²⁺）=

1.08×10 -10

10 -3

mol/L=1.08×10^-7mol/L，故原BaCl₂溶液的濃度為2×1.08×10^-7mol/L=2.16×10^-7mol/L，
故答案為：2.16×10^-7mol/L；
（5）A．升高溫度，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動，圖象與實際符合，故A正確；
B．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，三氧化硫的含量降低，圖象與實際符合，故B正確；
C．升高溫度，加快反應(yīng)速率到達平均的時間縮短，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動，三氧化硫的含量降低，圖象與實際不符，故C錯誤；
D．增大壓強，加快反應(yīng)速率到達平均的時間縮短，正反應(yīng)速率增大更多，平衡向正反應(yīng)方向移動，三氧化硫的含量增大，圖象與實際符合，故D正確；
故選ABD；
（6）最高價元素只有氧化性，最低價元素只有還原性，中間價態(tài)的元素既有氧化性又有還原性；將SO₂氣體通入酸性KMnO₄中，酸性KMnO₄褪色，高錳酸鉀中錳元素是最高價具有氧化性，二氧化硫具有還原性；高錳酸鉀中某元素的化合價是+7價，反應(yīng)后生成Mn²⁺，所以一個高錳酸鉀離子被還原為錳離子轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是5個，二氧化硫被氧化后生成硫酸根離子，硫元素的化合價由+4價變?yōu)?6價，一個二氧化硫分子生成一個硫酸根離子轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是2個，氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為2：5，
故答案：還原；2：5．

點評：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計算、影響化學(xué)平衡的因素、平衡圖象、電解原理與計算等，題目難度中等，試題是對學(xué)生綜合能力的考查，注意基礎(chǔ)知識的理解掌握；