Question

19．恒溫恒容條件下，硫可以發(fā)生如下轉(zhuǎn)化，其反應(yīng)過(guò)程和能量關(guān)系如圖1所示．（已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1）
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出能表示硫的燃燒熱的熱化學(xué)方程式S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297kJ•mol^-1．
（2）△H₂=-78.64kJ•mol^-1．
（3）恒溫恒容時(shí)，1molSO₂和2molO₂充分反應(yīng)，放出熱量的數(shù)值比|△H₂|大（填“大”“小”或“相等”）．
（4）恒容條件下，下列措施中能使n（SO₃）/n（SO₂）增大的有c．
a．升高溫度 
b．充入He氣 
c．再充入1molSO₂（g）和1molO₂（g）  
d．使用催化劑
（5）某SO₂（g）和O₂（g）體系，時(shí)間t₁達(dá)到平衡后，改變某一外界條件，反應(yīng)速率v與時(shí)間t的關(guān)系如圖2所示，若不改變SO₂（g）和O₂（g）的量，則圖中t₄時(shí)引起平衡移動(dòng)的條件可能是升高溫度；t₁-t₂對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)為K₁，t₃-t₄對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)為K₂，t₅-t₆對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)為K₃，t₆-t₇對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)為K₄，則K₁、K₂、K₃、K₄的大小關(guān)系為K₁=K₂＞K₃=K₄．
（6）利用催化氧化反應(yīng)將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的關(guān)鍵步驟．某溫度下，2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H=mkJ•mol^-1，K的大小與溫度（T）的關(guān)系如圖3中曲線所示，b點(diǎn)時(shí)v（正）＞v（逆）（填“＜”、“＞”或“=”）．反應(yīng)熱（△H）將不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）1molS完全燃燒放出297kJ熱量，據(jù)此書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1知，2mol二氧化硫完全反應(yīng)生成196.6kJ熱量，據(jù)此計(jì)算（1-0.2）mol=0.8mol二氧化硫完全反應(yīng)放出的熱量；
（3）該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，恒溫恒容時(shí)，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大；
（4）a．該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡影響移動(dòng)；
b．充入He氣，二氧化硫、氧氣和三氧化硫的濃度不變，平衡不移動(dòng)； 
c．再充入1molSO₂（g）和1molO₂（g），相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)；  
d．使用催化劑平衡不移動(dòng)；
（5）t₄時(shí)，正逆反應(yīng)速率都增大，且逆反應(yīng)速率增大倍數(shù)大于正反應(yīng)增大倍數(shù)，平衡逆向移動(dòng)；
化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，該反應(yīng)中升高溫度平衡常數(shù)降低；
（6）該圖中曲線為平衡常數(shù)與溫度之間關(guān)系平衡曲線，b點(diǎn)濃度商小于該溫度下的K，要使b點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)，則平衡正向移動(dòng)．

解答 解：（1）1molS完全燃燒放出297kJ熱量，據(jù)此書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式為硫的燃燒熱的熱化學(xué)方程式S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297 kJ•mol^-1；
故答案為：S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297 kJ•mol^-1；
（2）由圖1可知，參加反應(yīng)的n（SO₂）=1mol-0.2mol=0.8mol，根據(jù)熱化學(xué)方程式：2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^- 1；可知，△H₂=0.4△H=0.4×-196.6kJ•mol^- 1=-78.64kJ•mol^-1；
故答案為：-78.64kJ•mol^-1 ；
（3）恒溫恒容時(shí)，開(kāi)始為1molSO₂和2molO₂ 與開(kāi)始為1molSO₂和1molO₂ 相比，增大氧氣的濃度，平衡正向移動(dòng)，所以開(kāi)始為1molSO₂和2molO₂ 的SO₂轉(zhuǎn)化率高，放出熱量的數(shù)值比|△H₂|大；
故答案為：大；
（4）a、反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，n（SO₃）減小，n（SO₂）增大，n（SO₃）/n（SO₂）減小，故a錯(cuò)誤；
b、恒容條件下，充入氦氣，反應(yīng)混合物濃度不變，平衡不移動(dòng)，n（SO₃）/n（SO₂）不變，故b錯(cuò)誤；
c、再充入1molSO₂（g）和1molO₂ （g），等效為Ⅱ壓強(qiáng)增大一倍，平衡正向移動(dòng)，n（SO₃）/n（SO₂）增大，故c正確；
d、使用催化劑，加快反應(yīng)速率，平衡不移動(dòng)，n（SO₃）/n（SO₂）不變，故d錯(cuò)誤．
故答案為：c；
（5）t₂～t₃段正逆速率都加快，且v（正）＞v（逆），平衡正向移動(dòng)．t₄～t₅段正逆速率都加快，且v（正）＜v（逆），平衡逆向移動(dòng)；該反應(yīng)為體積減小的放熱反應(yīng)，若升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，若增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，故t₂～t₃段為增大壓強(qiáng)，t₄～t₅段為升高溫度，t₆～t₇是加入催化劑，平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度、壓強(qiáng)、催化劑等條件改變，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小；平衡常數(shù)為K₁=K₂＞K₄=K₃；
故答案為：升高溫度；K₁=K₂＞K₃=K₄ ；
（6）b點(diǎn)小于平衡狀態(tài)，若達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡正向移動(dòng)，所以v（正）＞v（逆）；
反應(yīng)焓變和起始物質(zhì)和終了物質(zhì)能量有關(guān)，與變化過(guò)程無(wú)關(guān)，所以溫度不變、反應(yīng)焓變不變；
故答案為：＞；不變．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、外界條件對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)影響、熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)等知識(shí)點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，注意：平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與物質(zhì)濃度、壓強(qiáng)都無(wú)關(guān)，易錯(cuò)點(diǎn)是（4）b，只有改變條件能引起反應(yīng)物或生成物濃度變化時(shí)才能使平衡發(fā)生移動(dòng)，題目難度中等．