Question

5．Na₂SO₃的氧化反應(yīng)：2Na₂SO₃（aq）+O₂（aq）=2Na₂SO₄（aq）△H=m kJ•mol^-1．其反應(yīng)速率受溶解氧濃度影響，分為富氧區(qū)和貧氧區(qū)兩個階段．
（1）已知O₂（g）?O₂（aq）△H=nkJ•mol^-1，Na₂SO₃溶液與O₂（g）反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2Na₂SO₃（aq）+O₂（g）=2Na₂SO₄（aq）△H=（m+n）kJ•mol^-1
（2）291.5K時，1.0L溶液中Na₂SO₃初始量分別為4、6、8、12mmol，溶解氧濃度初始值為9.60mg•L^-1，每5s記錄溶解氧濃度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖．當(dāng)Na₂SO₃的初始量為12mmol，經(jīng)過20s溶解氧濃度降為6.40mg•L^-1，則0-20s內(nèi)Na₂SO₃的平均反應(yīng)速率為1.00×10^-5mol•L^-1•s^-1
（3）為確定貧氧區(qū)速率方程v=kc^a（SO₃^2-）•c^b（O₂）中a，b的值（取整數(shù)），分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．

c（Na2SO3）×103	3.65	5.65	7.65	11.65
v×106	10.2	24.4	44.7	103.6

①當(dāng)溶解氧濃度為4.0mg•L^-1時，c（Na₂SO₃）與速率數(shù)值關(guān)系如表，則a=2
②當(dāng)溶解氧濃度小于4.0mg•L^-1時，圖中曲線皆為直線，則b=0，
（4）兩個階段不同溫度的速率常數(shù)（k）之比如表．

反應(yīng)階段	速率方程	$\frac{k（297.0K）}{k（291.5K）}$
富氧區(qū)	v=kc（SO32-）•c（O2）	1.47
貧氧區(qū)	v=kca（SO32-）•cb（O2）	2.59

已知ln$\frac{{k}_{2}}{{k}_{1}}$=-$\frac{{E}_{a}}{R}$（$\frac{1}{{T}_{2}}-\frac{1}{{T}_{1}}$），R為常數(shù)，E_a（富氧區(qū)）＜E_a（貧氧區(qū)）（填“＞”或“＜”）．
（5）結(jié)合圖表分析，Na₂SO₃初始量不同時，劃分富氧區(qū)與貧氧區(qū)的溶解氧濃度是否相同，為什么？．
（6）一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速率僅與決速步的反應(yīng)物濃度有關(guān)．Na₂SO₃氧化反應(yīng)歷程涉及的
①SO₃^2-+O₂→SO₅^-
②SO₅^-+SO₃^2-→SO₅^2-+SO₃^-
③SO₃^2-+SO₃^2-→SO₃^-+SO₃^2-
④SO₃^2-+O₂→SO₅^-
⑤SO₅^2-+SO₃^2-→2SO₄^2-
富氧區(qū)與和貧氧區(qū)的決速步分別是①、③（填序號）

Answer 1

分析 （1）已知：2Na₂SO₃（aq）+O₂（aq）=2Na₂SO₄（aq）△H=m kJ•mol^-1①
O₂（g）?O₂（aq）△H=nkJ•mol^-1②
將方程式①+②得2Na₂SO₃（aq）+O₂（g）=2Na₂SO₄（aq）△H進(jìn)行相應(yīng)的改變；
（2）0-20s內(nèi)溶解氧濃度變化量=（9.60-6.40）mg/L=3.20mg/L=3.20×10^-3 g/L，則△c（O₂）=$\frac{3.20×1{0}^{-3}g/L}{32g/mol}$=10^-4 mol/L，根據(jù)方程式得△c（Na₂SO₃）=2△c（O₂）=2×10^-4 mol/L，0-20s內(nèi)Na₂SO₃的平均反應(yīng)速率=$\frac{△c}{△t}$；
（3）①當(dāng)溶解氧濃度為4.0mg•L^-1時，c（Na₂SO₃）與速率數(shù)值關(guān)系如表，v₁：v₂=c₁^a（SO₃^2-）：c₂^a（SO₃^2-）；
②當(dāng)溶解氧濃度小于4.0mg•L^-1時，圖中曲線皆為直線，說明該方程為一次函數(shù)；
（4）該函數(shù)隨著Ea的增大而增大；
（5）從圖知Na₂SO₃初始濃度不同，溶解氧濃度與時間呈線性關(guān)系的起始溶解氧濃度不同；
（6）富氧區(qū)的化學(xué)反應(yīng)速率與SO₃^2-和溶解氧的濃度有關(guān)，貧氧區(qū)的化學(xué)反應(yīng)速率與氧濃度無關(guān)．

解答 解：（1）已知：2Na₂SO₃（aq）+O₂（aq）=2Na₂SO₄（aq）△H=m kJ•mol^-1①
O₂（g）?O₂（aq）△H=nkJ•mol^-1②
將方程式①+②得2Na₂SO₃（aq）+O₂（g）=2Na₂SO₄（aq）△H=（m+n）kJ•mol^-1；
故答案為：2Na₂SO₃（aq）+O₂（g）=2Na₂SO₄（aq）△H=（m+n）kJ•mol^-1；
（2）0-20s內(nèi)溶解氧濃度變化量=（9.60-6.40）mg/L=3.20mg/L=3.20×10^-3 g/L，則△c（O₂）=$\frac{3.2×1{0}^{-3}g/L}{32g/mol}$=10^-4 mol/L，根據(jù)方程式得△c（Na₂SO₃）=2△c（O₂）=2×10^-4 mol/L，0-20s內(nèi)Na₂SO₃的平均反應(yīng)速率v=$\frac{2×1{0}^{-4}mol/L}{20s}$=1.00×10^-5mol•L^-1•s^-1；
故答案為：1.00×10^-5；
（3）①當(dāng)溶解氧濃度為4.0mg•L-1時，c（Na₂SO₃）與速率數(shù)值關(guān)系如表，v₁：v₂=c₁^a（SO₃^2-）：c₂^a（SO₃^2-），$\frac{24.4}{10.2}$=$\frac{5.6{5}^{a}}{3.6{5}^{a}}$，解得a=2；
故答案為：2；
②當(dāng)溶解氧濃度小于4.0mg•L-1時，圖中曲線皆為直線，說明該方程為一次函數(shù)，k為常數(shù)，v與c（SO₃^2-）有關(guān)，溶解氧濃度對v無影響，所以b=0；
故答案為：0；
（4）ln$\frac{K2}{K1}$隨著Ea的增大而增大，富氧區(qū)的ln$\frac{K2}{K1}$較小，故E_a（富氧區(qū)）＜E_a（貧氧區(qū)）；
故答案為：＜；
（5）從圖表可知Na₂SO₃初始濃度不同，溶解氧濃度與時間呈線性關(guān)系的起始溶解氧濃度不同；
答：不同；因?yàn)镹a₂SO₃初始濃度不同，溶解氧濃度與時間呈線性關(guān)系的起始溶解氧濃度不同；
（6）富氧區(qū)的化學(xué)反應(yīng)速率與SO₃^2-和溶解氧的濃度有關(guān)，故富氧區(qū)與的決速步為①，貧氧區(qū)的化學(xué)反應(yīng)速率與氧濃度無關(guān)，決速步為③；
故答案為：①；③．

點(diǎn)評 本題考查了蓋斯定律、化學(xué)反應(yīng)速率的計算、以及函數(shù)結(jié)合圖象等知識，題目難度很大，需要學(xué)生對圖象圖表的充分理解，并運(yùn)用學(xué)科綜合知識解題．