Question

【題目】SO2在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的用途。

(1)請你列舉一個(gè)SO2在生活中的用途：______________________。

(2)SO2在工業(yè)上常用于硫酸生產(chǎn)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，該反應(yīng)在一定條件下進(jìn)行時(shí)的熱效應(yīng)如圖所示，則其逆反應(yīng)的活化能為__________________。

(3)上圖中L、X表示物理量溫度或壓強(qiáng)，依據(jù)題中信息可判斷：

①X表示的物理量是_________________________，

②L1________(填“＞”“＜”或“＝”)L2。

(4)在容積固定的密閉容器中，起始時(shí)充入0.2molSO2和0.1molO2，反應(yīng)體系起始總壓強(qiáng)為0.1MPa。反應(yīng)在一定的溫度下達(dá)到平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率為90%。該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp＝__________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

(5)利用原電池原理，也可用SO2和O2來制備硫酸，該電池用多孔材料作電極。請寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：__________________________________________。

Answer 1

【答案】殺菌、消毒、漂白織物、作抗氧化劑等 E＋|ΔH | 溫度 ＜ 2.43×104 MPa-1 SO2＋2H2O－2e－ === 4H＋＋SO42-

【解析】

（1）根據(jù)SO2性質(zhì)分析其用途；

（2）活化能是指分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量，圖中的較高的虛線表示SO2與O2反應(yīng)生成SO3的反應(yīng)分子活化狀態(tài)的能量，該反應(yīng)的逆反應(yīng)同樣遵守相同的能量要求，逆反應(yīng)物總能量提升到該活化能位置后反應(yīng)進(jìn)行并放熱；

（3）①該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，也是氣體體積減小的反應(yīng)，根據(jù)溫度和壓強(qiáng)對平衡的影響來分析；

②壓強(qiáng)越高SO2轉(zhuǎn)化率越高；

（4）列出三段式，找出平衡時(shí)各組分的分壓，代入公式Kp=計(jì)算；

（5）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，元素化合價(jià)升高，以此分析。

（1）SO2可用于生產(chǎn)硫以及作為殺蟲劑、殺菌劑、漂白劑和還原劑，具有較強(qiáng)的還原性。

故答案為：殺菌、消毒、漂白織物、作抗氧化劑等；

（2）活化能是指分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量，圖中的較高的虛線表示SO2與O2反應(yīng)生成SO3的反應(yīng)分子活化狀態(tài)的能量，該反應(yīng)的逆反應(yīng)同樣遵守相同的能量要求，逆反應(yīng)物總能量提升到該活化能位置后反應(yīng)進(jìn)行并放熱，故該反應(yīng)需要的活化能為E＋|ΔH |。

故答案為：E＋|ΔH | ；

（3）①由圖可知，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高會(huì)使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，SO2轉(zhuǎn)化率降低，而該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大會(huì)使反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，SO2轉(zhuǎn)化率提高，故X表示溫度。

②壓強(qiáng)越高SO2轉(zhuǎn)化率越高，故L2>L1。

故答案為：溫度；＜；

（4）該體系處于體積不變的密閉容器中，故隨著氣體物質(zhì)的量改變，總壓強(qiáng)有所變化。該反應(yīng)體系物質(zhì)的量轉(zhuǎn)化為：

2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

起始（mol） 0.2 0.1 0

轉(zhuǎn)化（mol） 0.18 0.09 0.18

平衡（mol） 0.02 0.01 0.18

可知體系中氣體總物質(zhì)的量從0.3mol減少到0.21，故整體的壓強(qiáng)降低為0.07 MPa。P分=0.07 MPa ，分別代入公式：SO2、O2和 SO3分壓分別為：0.0067 MPa、0.0033 MPa和0.06MPa，

Kp===2.43×104 MPa-1。

故答案為：2.43×104 MPa-1 ；

（5）多孔材料電極不參與反應(yīng)，只提供電子的傳導(dǎo)，SO2與O2反應(yīng)，失去電子，故通入該電池負(fù)極，化合價(jià)上升，正極O2得電子，化合價(jià)下降，故負(fù)極的電極反應(yīng)式為SO2＋2H2O－2e－ === 4H＋＋SO42-。

故答案為：SO2＋2H2O－2e－ === 4H＋＋SO42-。