Question

【題目】近年來，研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲，過程如下：

（1）反應(yīng)Ⅰ：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) △H1=+551kJmol-1

反應(yīng)Ⅲ：S(g)+O2(g)=SO2(g) △H3=-297kJmol-1

反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式：____________________。

（2）對反應(yīng)Ⅱ，在某一投料比時，兩種壓強下，H2SO4在平衡體系中物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度的變化關(guān)系如右圖所示，p2______p1（填“＞”或“＜”），得出該結(jié)論的理由是__________。

（3）I-可以作為水溶液中SO2歧化反應(yīng)的催化劑，可能的催化過程如下，將ii補充完整

i．SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O

ii．I2+2H2O+______=______+______+2I-

（4）探究i、ii反應(yīng)速率與SO2歧化反應(yīng)速率的關(guān)系，實驗如下：分別將18 mLSO2飽和溶液加入到2mL下列試劑中，密閉放置觀察現(xiàn)象，（已知：I2易溶解在KI溶液中）

序號	A	B	C	D
試劑組成	0.4molL-1 KI	amolL-1 KI 0.2molL-1H2SO4	0.2molL-1H2SO4	0.2molL-1 KI 0.0002 molI2
實驗現(xiàn)象	溶液變黃，一段時間后出現(xiàn)渾濁	溶液變黃，出現(xiàn)渾濁較A快	無明顯現(xiàn)象象	溶液由棕褐色很快褪色，變成黃色，出現(xiàn)渾濁較A快

① B是A的對比實驗，則a=______。

②比較A、B、C，可得出的結(jié)論是______。

③實驗表明，SO2的歧化反應(yīng)速率D＞A．結(jié)合i，ii反應(yīng)速率解釋原因：______。

Answer 1

【答案】3SO2(g)+2H2O (g)2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=254 kJ·mol1 > 反應(yīng)Ⅱ是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，溫度一定時，增大壓強使反應(yīng)正向移動，H2SO4 的物質(zhì)的量增大體系總物質(zhì)的量減小，H2SO4的物質(zhì)的量分數(shù)增大 SO2 SO42 4H+ 0.4 I是SO2歧化反應(yīng)的催化劑，H+單獨存在時不具有催化作用，但H+可以加快歧化反應(yīng)速率 反應(yīng)ii比i快；D中由反應(yīng)ii產(chǎn)生的H+使反應(yīng)i加快

【解析】

（1）由題給示意圖可知，反應(yīng)Ⅱ為二氧化硫發(fā)生歧化反應(yīng)生成硫酸和硫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3SO2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）+S（s）,由蓋斯定律可知，反應(yīng)Ⅲ—反應(yīng)Ⅰ得反應(yīng)Ⅱ，則△H2=△H3—△H1=（—297kJ·mol-1）—（+55 kJ·mol-1）=—352 kJ·mol-1，則熱化學(xué)方程式為：3SO2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）+S（s）△H=—352 kJ·mol-1，故答案為：3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=254 kJ·mol1；

（2）反應(yīng)Ⅱ為氣態(tài)物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)減少的反應(yīng)，增大壓強化學(xué)平衡正向移動，硫酸的質(zhì)量分數(shù)增大，則p2大于p1，故答案為：>；反應(yīng)Ⅱ是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，溫度一定時，增大壓強使反應(yīng)正向移動，H2SO4 的物質(zhì)的量增大體系總物質(zhì)的量減小，H2SO4的物質(zhì)的量分數(shù)增大；

（3）由題意可知，I—為反應(yīng)的催化劑，則反應(yīng)ⅱ的反應(yīng)物為I2、SO2和水，生成物為氫碘酸和硫酸，反應(yīng)的離子方程式為：I2+SO2+2 H2O=4H++2I—+ SO42—，故答案為：SO2；SO42 ；4H+；

（4）①A與B是探究H+濃度對反應(yīng)速率的影響，因此A和B中KI溶液濃度必須相同，則a為0.4mol/L，故答案為：0.4mol/L；

②對比A、B、C的實驗現(xiàn)象可知，酸性條件下，I—的催化能力加強，故答案為：I是SO2歧化反應(yīng)的催化劑，H+單獨存在時不具有催化作用，但H+可以加快歧化反應(yīng)速率；

③由A、D實驗現(xiàn)象對比可知，增大I2濃度，反應(yīng)ⅱ的反應(yīng)速率加快，H+濃度增大，加強了I—的催化能力，故答案為反應(yīng)ii比i快；D中由反應(yīng)ii產(chǎn)生的H+使反應(yīng)i加快。