Question

14．工業(yè)制疏酸時，利用催化氧化反應(yīng)將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是一個關(guān)鍵步驟． 
（1）某溫度下，2S0₂ （g）+O₂ （g）?2SO₃ （g）△H=-197kJ/mol．開始時在10 L的密閉容器中加人4.0mol SO₂（g）和10.0 mol O₂（g），當反應(yīng)達到平衡時共放出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�。ㄌ睢霸龃蟆睖p小“或“不變”）．
（2）一定溫度下，向一個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），達到平衡后，改變下述條件，SO₂、O₂、SO₃的平衡濃度都比原來增大的是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）在一密閉容器中進行下列反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 化學興趣小組的同學探究了在其他條件不變時，改變某一條件對上述反應(yīng)的影響，并根據(jù)實驗數(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研究的是壓強對反應(yīng)的影響，且甲的壓強較高
C．圖Ⅱ研究的是溫度對反應(yīng)的影響，且乙的溫度較低
D．圖Ⅲ研究的是不同催化劑對反應(yīng)的影響，且甲使用的催化劑效率較高
（4）某實驗小組設(shè)計如圖2所示裝置用電化學原理生產(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：
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，當兩種沉淀共存時，SO₄^2-和CO₃^2-的濃度之比1：40．[已知該溫度時，Ksp（BaSO₄）=1.3×10^-10，Ksp（BaCO₃）=5.2×10^-9]．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)熱計算參加反應(yīng)的二氧化硫的物質(zhì)的量，利用三段式法計算平衡濃度，根據(jù)平衡常數(shù)表達式計算；因為正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度K將減��；
（2）根據(jù)平衡移動的方向判斷；
（3）A、催化劑只改變化學反應(yīng)速率不影響化學平衡；
B、從化學反應(yīng)速率來講，是甲的壓強較高，增大壓強平衡右移，B的轉(zhuǎn)化率增大；
C、從化學反應(yīng)速率來講，是甲的溫度較高，升高溫度平衡左移動，B的轉(zhuǎn)化率減��；
D、催化劑不影響化學平衡，平衡時壓強不變，催化劑效率越高，到達平衡的時間越短．
（4）原電池負極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂被氧化生成SO₄^2-；
（5）利用蓋斯定律，將熱化學方程式進行運算；
（6）當碳酸鋇、硫酸鋇兩種沉淀共存時，溶液中鋇離子濃度為定值，根據(jù)溶度積計算．

解答 解：（1）開始時在10L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0mol O₂（g），當反應(yīng)達到平衡時共放出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=$\frac{[S{O}_{3}]^{2}}{[S{O}_{2}]^{2}•[{O}_{2}]}$=$\frac{0．{2}^{2}}{0．{2}^{2}×0.9}$=$\frac{10}{9}$，因為正反應(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，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，故A正確；
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂，對平衡移動沒有影響，各物質(zhì)的濃度不變，故B錯誤；
C．保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1mol SO₃，處于等效平衡狀態(tài)，濃度不變，故C錯誤；
D．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)分析移動，SO₃的濃度減小，故D錯誤；
故答案為：A；
（3）A、圖I中，根據(jù)到達平衡時間可知，在乙條件下的化學反應(yīng)速率，明顯比在甲條件下的化學反應(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)的化學反應(yīng)速率增大又有利于平衡向正反應(yīng)方向移動，說明甲、乙兩個條件不僅影響化學反應(yīng)速率，而且影響化學平衡，而催化劑不影響化學平衡，故A錯誤；
B、從化學反應(yīng)速率來講，是甲的壓強較高，增大壓強平衡右移，B的轉(zhuǎn)化率增大，與圖Ⅱ不符，故B錯誤；
C、圖Ⅱ根據(jù)到達平衡時間可知，如果甲、乙兩個條件是溫度對反應(yīng)的影響，從化學反應(yīng)速率來講，是甲的溫度較高，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，故甲的轉(zhuǎn)化率小于乙的轉(zhuǎn)化率，圖象與實際相符合，故C正確；
D、催化劑只改變化學反應(yīng)速率不影響化學平衡，但甲的時間短，反應(yīng)速率快，則甲的催化效率高，故D正確；
故選：CD；
（4）原電池負極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂被氧化生成SO₄^2-，負極電極反應(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．

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