Question

含硫化合物在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的用途。

（1）SO2可用于工業(yè)生產(chǎn)SO3。

①在一定條件下，每生成8g SO3氣體，放熱9.83kJ。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_______。

②在500℃，催化劑存在的條件下，向容積為1L的甲、乙兩個(gè)密閉容器中均充入 2 mol SO2和1 mol O2。甲保持壓強(qiáng)不變，乙保持容積不變，充分反應(yīng)后均達(dá)到平衡。

I．平衡時(shí)，兩容器中SO3體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系為：甲_______乙（填“>”、“<”或“ =”）。

II．若乙在t1 min時(shí)達(dá)到平衡，此時(shí)測(cè)得容器乙中SO2的轉(zhuǎn)化率為90%，則該

反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(kāi)______；保持溫度不變，t2 min時(shí)再向該容器中充入1 mol SO2和1 mol SO3，t3min時(shí)達(dá)到新平衡。請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫(huà)出t2~t4 min內(nèi)正逆反應(yīng)速率的變化曲線(xiàn)（曲線(xiàn)上必須標(biāo)明V正、V逆  ）

（2）硫酸鎂晶體（MgSO4·7H2O )在制革、醫(yī)藥等領(lǐng)域均有廣泛用途。4.92g硫酸鎂晶體受熱脫水過(guò)程的熱重曲線(xiàn)（固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線(xiàn)）如右圖所示。

①固體M的化學(xué)式為_(kāi)_________。

②硫酸鎂晶體受熱失去結(jié)晶水的過(guò)程分為_(kāi)________個(gè)階段。

③N轉(zhuǎn)化成P時(shí)，同時(shí)生成另一種氧化物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)________。

 

Answer 1

（1）①2SO2（g）+O2（g）?2 SO3（g）△H=-196.6 kJ/mol

 ②I  ＞          II  810 L/mol

（2）①M(fèi)gSO4?H2O  ② 2     ③MgSO4MgO+SO3↑

【解析】（1）①在一定條件下，每生成8gSO3的物質(zhì)的量為0.1mol，放熱9.83kJ，則每生成1mol三氧化硫反應(yīng)放熱98.3KJ，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-196.6 kJ/mol。

②I．2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）正反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，在500℃，催化劑存在的條件下，向容積為1L的甲、乙兩個(gè)密閉容器中均充入2mol SO2和1mol O2，起始時(shí)甲、乙兩容器體積相同，甲保持壓強(qiáng)不變，乙保持容積不變，充分反應(yīng)后均達(dá)到平衡，甲為了保持壓強(qiáng)不變，容器的體積不斷減小，這一過(guò)程相當(dāng)于到達(dá)平衡后的乙對(duì)容器加壓，加壓平衡正移．因此，達(dá)平衡時(shí)，甲容器中SO3體積分?jǐn)?shù)大于乙容器中的三氧化硫，故答案為＞；

II．乙在t1min時(shí)達(dá)到平衡，此時(shí)測(cè)得容器乙中的轉(zhuǎn)SO2化率為90%，則2mol SO2和1mol O2在1L密閉容器在t1min內(nèi)各物質(zhì)濃度發(fā)生的變化如下：

               2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）

起始濃度（mol/L）  2          1            0

變化濃度（mol/L）1.8        0.9          1.8

平衡濃度（mol/L）0.2        0.1          1.8

該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：k= C2(SO3)/C2(SO2)×C(O2)=（1.8mol/L）2/（0.2mol/L）2×（0.1mol/L）=810 L/mol。保持溫度不變t2min時(shí)，化學(xué)平衡常數(shù)不變，再向該容器中充入1molSO2和1mol SO3，反應(yīng)物SO2和生成物SO3，濃度在t2時(shí)都瞬間增加，所以t2時(shí)瞬間反應(yīng)速率增大，在1L密閉容器在t2min內(nèi)各物質(zhì)濃度如下：

                       2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g），

起始濃度（mol/L） 1.2          0.1        2.8    

此時(shí)濃度商為：QC= C2(SO3)/C2(SO2)×C(O2)=（2.8mol/L）2/（1.2mol/L）2×（0.1mol/L）＜K=810 L/mol，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，t3min時(shí)達(dá)到新平衡，圖象如圖所示

（2）①依據(jù)圖象分析在150℃時(shí)固體質(zhì)量變?yōu)?.76g，硫酸鎂晶體加熱失去結(jié)晶水，質(zhì)量減小，設(shè)失去結(jié)晶水x個(gè)，則4.92g MgSO4?7H2O樣品物質(zhì)的量=4.92g÷246g/mol=0.02mol，

MgSO4?7H2OMgSO4?（7-x）H2O+xH2O

0.02mol               0.02xmol          

0.02xmol×18g/mol=4.92g-2.76g=2.16g

x=6   所以加熱到150℃時(shí)固體為MgSO4?H2O

②依據(jù)圖象分析在200℃時(shí)固體質(zhì)量變?yōu)?.40g，硫酸鎂晶體加熱失去結(jié)晶水，質(zhì)量減小，設(shè)失去結(jié)晶水Y個(gè)，

MgSO4?7H2O MgSO4?（7-Y）H2O+YH2O

0.02mol                           0.02Ymol     

0.02Ymol×18g/mol=4.92g-2.40g=2.52g，  x=7 

所以加熱到200℃時(shí)固體為MgSO4，所以硫酸鎂晶體受熱失去結(jié)晶水的過(guò)程分為兩個(gè)階段。故答案為2；    

③硫酸鎂晶體（MgSO4?7H2O）加熱到200℃N時(shí)固體為硫酸鎂，硫酸鎂只含三種元素，N轉(zhuǎn)化成P時(shí)，同時(shí)生成另一種氧化物，另一種氧化物只能是硫的氧化物，因鎂的化合價(jià)未變，所以氧化物為三氧化硫，從圖象中可知P時(shí)，固體質(zhì)量為0.8克，氧化鎂的物質(zhì)的量為0.8g÷40g/mol=0.02mol，N轉(zhuǎn)化成P時(shí)減少的固體質(zhì)量2.40g-0.8=1.6g，硫的物質(zhì)的量等于硫酸鎂晶體的物質(zhì)的量為0.02mol，所以氧元素的質(zhì)量為1.6g-0.02mol×32g/mol=0.96g，物質(zhì)的量為0.96g÷6g/mol=0.06mol，所以硫與氧的物質(zhì)的量比為：0.02：0.06=1：3，進(jìn)一步驗(yàn)證為三氧化硫，所以反應(yīng)為：MgSO4MgO+SO3↑。