Question

14．工業(yè)制疏酸時(shí)，利用催化氧化反應(yīng)將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是一個(gè)關(guān)鍵步驟． 
（1）某溫度下，2S0₂ （g）+O₂ （g）?2SO₃ （g）△H=-197kJ/mol．開始時(shí)在10 L的密閉容器中加人4.0mol SO₂（g）和10.0 mol O₂（g），當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出197 kJ的熱量，該溫度下的平衡常數(shù)K=$\frac{10}{9}$，升髙溫度K將減小（填“增大”減小“或“不變”）．
（2）一定溫度下，向一個(gè)帶活塞的密閉容器中充入2 mol　SO₂和1 mol　O₂，發(fā)生下列反應(yīng)：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），達(dá)到平衡后，改變下述條件，SO₂、O₂、SO₃的平衡濃度都比原來(lái)增大的是A（填字母）．
A、恒溫恒容，充人2molSO₂；B、恒溫恒容，充人2mol N₂；C．恒溫恒壓，充入1 mol SO₂；D．升髙溫度
（3）在一密閉容器中進(jìn)行下列反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 化學(xué)興趣小組的同學(xué)探究了在其他條件不變時(shí)，改變某一條件對(duì)上述反應(yīng)的影響，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了下列關(guān)系圖（如圖1）．下列判斷中正確的是CD（填字母）．

A．圖Ⅰ研究的是不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響，且乙使用的催化劑效率較高
B．圖Ⅱ研究的是壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響，且甲的壓強(qiáng)較高
C．圖Ⅱ研究的是溫度對(duì)反應(yīng)的影響，且乙的溫度較低
D．圖Ⅲ研究的是不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響，且甲使用的催化劑效率較高
（4）某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如圖2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：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺．
（5）焙燒產(chǎn)生的SO₂可用于制硫酸．已知25℃、101kPa時(shí)：
SO₂（g）+O₂（g）$?_{△}^{V_{2}O_{5}}$ 2SO₃（g）△H₁=-197kJ/mol；
H₂O（g）=H₂O（l）△H₂=-44kJ/mol；
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）H₃=-545kJ/mol．
寫出SO₃（g）與H₂O（l）反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是SO₃ （g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130kJ/mol．
（6）由硫酸可制得硫酸鹽．在一定溫度下，向K₂SO₄溶液中滴加Na₂CO₃溶液和BaCl₂溶液，當(dāng)兩種沉淀共存時(shí)，SO₄^2-和CO₃^2-的濃度之比1：40．[已知該溫度時(shí)，Ksp（BaSO₄）=1.3×10^-10，Ksp（BaCO₃）=5.2×10^-9]．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)熱計(jì)算參加反應(yīng)的二氧化硫的物質(zhì)的量，利用三段式法計(jì)算平衡濃度，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；因?yàn)檎�反�?yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度K將減�。�
（2）根據(jù)平衡移動(dòng)的方向判斷；
（3）A、催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率不影響化學(xué)平衡；
B、從化學(xué)反應(yīng)速率來(lái)講，是甲的壓強(qiáng)較高，增大壓強(qiáng)平衡右移，B的轉(zhuǎn)化率增大；
C、從化學(xué)反應(yīng)速率來(lái)講，是甲的溫度較高，升高溫度平衡左移動(dòng)，B的轉(zhuǎn)化率減��；
D、催化劑不影響化學(xué)平衡，平衡時(shí)壓強(qiáng)不變，催化劑效率越高，到達(dá)平衡的時(shí)間越短．
（4）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂被氧化生成SO₄^2-；
（5）利用蓋斯定律，將熱化學(xué)方程式進(jìn)行運(yùn)算；
（6）當(dāng)碳酸鋇、硫酸鋇兩種沉淀共存時(shí)，溶液中鋇離子濃度為定值，根據(jù)溶度積計(jì)算．

解答 解：（1）開始時(shí)在10L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0mol O₂（g），當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出197kJ的熱量，則消耗SO₂為2mol，
     2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；
起始：4mol    10mol      0
轉(zhuǎn)化：2mol     1mol    2mol
平衡：2mol     9mol    2mol
所以K=$\frac{[S{O}_{3}]^{2}}{[S{O}_{2}]^{2}•[{O}_{2}]}$=$\frac{0．{2}^{2}}{0．{2}^{2}×0.9}$=$\frac{10}{9}$，因?yàn)檎�反�?yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度K將減小，
故答案為：$\frac{10}{9}$；減�。�
（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(dòng)，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來(lái)增大，故A正確；
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂，對(duì)平衡移動(dòng)沒有影響，各物質(zhì)的濃度不變，故B錯(cuò)誤；
C．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1mol SO₃，處于等效平衡狀態(tài)，濃度不變，故C錯(cuò)誤；
D．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)分析移動(dòng)，SO₃的濃度減小，故D錯(cuò)誤；
故答案為：A；
（3）A、圖I中，根據(jù)到達(dá)平衡時(shí)間可知，在乙條件下的化學(xué)反應(yīng)速率，明顯比在甲條件下的化學(xué)反應(yīng)速率快；在乙條件下C的平衡濃度，比在甲條件下的C的平衡濃度大，相比較而言，條件乙既有利于此反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率增大又有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，說(shuō)明甲、乙兩個(gè)條件不僅影響化學(xué)反應(yīng)速率，而且影響化學(xué)平衡，而催化劑不影響化學(xué)平衡，故A錯(cuò)誤；
B、從化學(xué)反應(yīng)速率來(lái)講，是甲的壓強(qiáng)較高，增大壓強(qiáng)平衡右移，B的轉(zhuǎn)化率增大，與圖Ⅱ不符，故B錯(cuò)誤；
C、圖Ⅱ根據(jù)到達(dá)平衡時(shí)間可知，如果甲、乙兩個(gè)條件是溫度對(duì)反應(yīng)的影響，從化學(xué)反應(yīng)速率來(lái)講，是甲的溫度較高，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故甲的轉(zhuǎn)化率小于乙的轉(zhuǎn)化率，圖象與實(shí)際相符合，故C正確；
D、催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率不影響化學(xué)平衡，但甲的時(shí)間短，反應(yīng)速率快，則甲的催化效率高，故D正確；
故選：CD；
（4）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂被氧化生成SO₄^2-，負(fù)極電極反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；
（5）2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）△H₁=一197kJ/mol ①
H₂O （g）=H₂O（1）△H₂=一44kJ/mol ②
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₃=一545kJ/mol③
利用蓋斯定律：（③-①-②×2）÷2 得SO₃ （g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130kJ/mol，
故答案為：SO₃ （g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130kJ/mol；
（6）K_sp（Ba SO₄）=c（Ba²⁺）（SO₄^2-）=1.3×10^-10；K_sp（BaCO₃）=c（Ba²⁺）c（CO₃^2-）=2.6×10^-9，
所以c（CO₃^2-）：c（SO₄^2-）=K_sp（BaCO₃）：K_sp（Ba SO₄）=5.2×10^-9：1.3×10^-10=40：1，
故答案為：1：40．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡和電化學(xué)知識(shí)，化學(xué)平衡圖象題，做題時(shí)注意外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，正確分析圖象中曲線的變化特點(diǎn)是本題的解答關(guān)鍵．