Question

5．2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反應過程的能量變化如圖所示．已知1mol SO₂（g）氧化為1mol SO₃（g）的△H=-99kJ•mol^-1．
請回答下列問題：
（1）圖中A、C分別表示反應物總能量、生成物總能量，
（2）圖中△H=-198kJ•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：SO₂+V₂O₅=SO₃+2VO₂ 4VO₂+O₂=2V₂O₅．
（4）在一定條件下，向體積為2L的容器中加入2mol O₂和3mol SO₂進行可逆反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），2min后測得O₂的物質的量為1.6mol，則：若用O₂的濃度變化來表示該反應的反應速率，則V（O₂）=0.1mol/（L．min）；若用SO₃的濃度變化來表示該反應的反應速率，則V（SO₃）=0.2mol/（L．min）．
（5）已知單質硫的燃燒熱為296kJ•mol^-1，寫出由S（s）生成3mol SO₃（g）的熱化學方程式（要求寫出簡單計算過程）．（已知燃燒熱是指25℃、101kPa時，1mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時所放出的熱量）

Answer 1

分析 （1）根據A、C分別表示反應物總能量、生成物總能量，B為活化能，活化能的大小與反應熱無關，解答；
（2）根據參加反應SO₂的物質的量之比等于對應的△H之比；
（3）V₂O₅氧化SO₂時，自己被還原為四價釩化合物，還生成三氧化硫；四價釩化合物再被氧氣氧化生成V₂O₅；
（4）依據信息計算2min后氧氣濃度變化量，依據V=$\frac{△c}{△t}$計算V（O₂），同一反應中，反應速率之比等于其計量數(shù)之比，據此計算V（SO₃）；
（5）依據燃燒熱的概念和熱化學方程式，結合蓋斯定律計算得到．

解答 解：（1）因圖中A、C、E分別表示反應物總能量、生成物總能量；
故答案為：反應物總能量；生成物總能量；
（2）因1mol SO₂（g）氧化為1mol SO₃的△H=-99kJ•mol^-1，所以2mol SO₂（g）氧化為2mol SO₃的△H=-198kJ•mol^-1，
則2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）△H=-198kJ•mol^-1，
故答案為：-198； 
（3）V₂O₅氧化SO₂時，自己被還原為四價釩化合物，還生成三氧化硫；四價釩化合物再被氧氣氧化生成V₂O₅，該催化循環(huán)機理的化學方程式為SO₂+V₂O₅═SO₃+2VO₂、4VO₂+O₂═2V₂O₅，
故答案為：SO₂+V₂O₅=SO₃+2VO₂；4VO₂+O₂=2 V₂O₅ ；
（4）依據信息計算2min后氧氣濃度變化量：$\frac{2mol-1.6mol}{2L}$=0.2mol/L，則V（O₂）=$\frac{0.2mol/L}{2min}$=0.1mol/（L．min）；　
同一反應中，反應速率之比等于其計量數(shù)之比，故V（O₂）：V（SO₃）=0.1mol/（L．min）：V（SO₃）=1：2；
解得：V（SO₃）=0.2 mol/（L．min）；
故答案為：0.1mol/（L．min）；　0.2mol/（L．min）；
（5）單質硫的燃燒熱為296kJ•mol^-1，熱化學方程式為：①S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H₁=-296 KJ•mol^-1，已知1mol SO₂（g）氧化為1mol SO₃的△H=-99kJ•mol^-1．熱化學方程式為②SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?SO₃（g）△H₂=-99 KJ•mol^-1 ；依據蓋斯定律，②+①得到：③S（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=SO₃（g）△H=（△H₁+△H₂）KJ/mol═-395KJ•mol^-1；計算由S（s）生成3molSO₃（g）③×3得到：3S（s）+$\frac{9}{2}$O₂（g）=3SO₃（g）△H=3（△H₁+△H₂）=-1185 KJ•mol^-1，
答：3 S（s）+$\frac{9}{2}$O₂（g）=3SO₃（g）△H=3（△H₁+△H₂）=-1185 KJ•mol^-1．

點評 本題為綜合題，考查了反應熱的計算、熱化學方程式、化學方程式的書寫，反應速率的計算，明確蓋斯定律計算反應熱的方法、熟悉反應速率定義及計算方法是解題關鍵，注意活化能與反應熱的關系，題目難度中等．