Question

2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)反應過程的能量變化如圖所示。已知1 mol SO₂(g)氧化為1 mol SO₃(g)的ΔH=-99 kJ·mol^-1

請回答下列問題：

(1)圖中A、C分別表示_________、_________，E的大小對該反應的反應熱有無影響？_________。該反應通常用V₂O₅作催化劑，加V₂O₅會使圖中B點升高還是降低？_________，理由是__________________；

(2)圖中ΔH=_________kJ·mol^-1；

(3)V₂O₅的催化循環(huán)機理可能為：V₂O₅氧化SO₂時，自身被還原為四價釩化合物；四價釩化合物再被氧氣氧化。寫出該催化循環(huán)機理的化學方程式_____________________________；

(4)如果反應速率v(SO₂)為0.05 mol·L^-1·min^-1，則v(O₂)=_______mol·L^-1·min^-1、v(SO₃)=_______mol·L^-1·min^-1；

(5)已知單質硫的燃燒熱為296 kJ·mol^-1，計算由S(s)生成3 mol SO₃(g)的ΔH_______(要求計算過程)。

Answer 1

【答案】

(1)反應物能量 生成物能量 沒有影響 降低 因為催化劑改變了反應歷程，使活化能E降低

(2)-198

(3)SO₂+V₂O₅====SO₃+2VO₂ 4VO₂+O₂====2V₂O₅

(4)0.025 0.05

(5)S(s)+O₂(g)====SO₂(g) ΔH₁=-296 kJ·mol^-1①

SO₂(g)+O₂(g)====SO₃(g) ΔH₂=-99 kJ·mol^-1②

①×3+②×3得

3S(s)+O₂(g)====3SO₃(g) ΔH=(ΔH₁+ΔH₂)×3=-1 185 kJ·mol^-1

【解析】本題考查化學反應中的能量變化、蓋斯定律、反應速率計算及催化劑的催化原理。(1)由圖象知A、C點分別代表反應物、產物的總能量，E為反應的活化能，因反應歷程不同而不同，但對反應熱無影響；催化劑的加入，改變了反應歷程，降低了反應的活化能，從而加快了反應速率。(2)由已知數(shù)據可知ΔH=-99 kJ·mol^-1×2=-198 kJ·mol^-1。(4)對于反應2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)，v(SO₂)∶v(O₂)∶v(SO₃)=2∶1∶2，由v(SO₂)=0.05 mol·L^-1·min^-1可得v(O₂)和v(SO₃)。(5)硫的燃燒熱為296 kJ·mol^-1，可得S(s)+O₂(g)====SO₂(g)，ΔH=-296 kJ·mol^-1，結合2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)，ΔH=-198 kJ·mol^-1，利用蓋斯定律，即可求得由S(s)生成3 mol SO₃(g)的ΔH。