Question

【題目】近年來，研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲。過程如下：

（1）反應(yīng)Ⅰ：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol－1

反應(yīng)Ⅲ：S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3=－297 kJ·mol－1

反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式：________________________________。

（2）I－可以作為水溶液中SO2歧化反應(yīng)的催化劑，可能的催化過程如下。將ii補(bǔ)充完整。

i．SO2+4I－+4H+=S↓+2I2+2H2O

ii．I2+2H2O+_________=_________+_______+2 I－_____________

（3）探究i、ii反應(yīng)速率與SO2歧化反應(yīng)速率的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)如下：分別將18 mL SO2飽和溶液加入到2 mL下列試劑中，密閉放置觀察現(xiàn)象。（已知：I2易溶解在KI溶液中）

序號	A	B	C	D
試劑組成	0.4 mol·L－1 KI	a mol·L－1 KI 0.2 mol·L－1 H2SO4	0.2 mol·L－1 H2SO4	0.2 mol·L－1 KI 0.0002 mol I2
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	溶液變黃，一段時(shí)間后出現(xiàn)渾濁	溶液變黃，出現(xiàn)渾濁較A快	無明顯現(xiàn)象	溶液由棕褐色很快褪色，變成黃色，出現(xiàn)渾濁較A快

①B是A的對比實(shí)驗(yàn)，則a=__________。

②比較A、B、C，可得出的結(jié)論是______________________。

③實(shí)驗(yàn)表明，SO2的歧化反應(yīng)速率D＞A，結(jié)合i、ii反應(yīng)速率解釋原因：________________。

Answer 1

【答案】3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4(l)+S(s)ΔH2=254kJ·mol1 SO2、SO42、4H+ 0.4 I是SO2歧化反應(yīng)的催化劑，H+單獨(dú)存在時(shí)不具有催化作用，但H+可以加快歧化反應(yīng)速率 反應(yīng)ii比i快，D中由反應(yīng)ii產(chǎn)生的H+使反應(yīng)i加快

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律：反應(yīng)Ⅱ=反應(yīng)Ⅰ-反應(yīng)Ⅲ：ΔH=-551kJ·mol－1+297kJ·mol－1=-254 kJ·mol-1，因此，反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式為：3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s) ΔH2=254kJ·mol1；綜上所述，本題答案是：3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4(l)+S(s)ΔH2=254kJ·mol1 。

（2）SO2的水溶液發(fā)生歧化反應(yīng)為：3SO2+2H2O=4H++2SO42-+ S↓，所以反應(yīng)ii=（總反應(yīng)-反應(yīng)i）×1/2：I2+2H2O+ SO2= SO42+4H++2 I－；綜上所述，本題答案是：SO2、SO42、4H+。

（3）①B是A的對比實(shí)驗(yàn)，采用控制變量法，B比A多加了0.2 mol·L－1H2SO4，B與A中 KI濃度應(yīng)相等，則a=0.4，綜上所述，本題答案是：0.4。

②對比A與B，加入H+可以加快SO2歧化反應(yīng)的速率；對比B與C，單獨(dú)H+不能催化SO2的歧化反應(yīng)；比較A、B、C，可得出的結(jié)論是： I是SO2歧化反應(yīng)的催化劑， H+單獨(dú)存在時(shí)不具有催化作用，但 H+可以加快歧化反應(yīng)速率；綜上所述，本題答案是：I是SO2歧化反應(yīng)的催化劑，H+單獨(dú)存在時(shí)不具有催化作用，但H+可以加快歧化反應(yīng)速率。

③對比D和A,D中加入碘化鉀的濃度小于A，D中多加了碘單質(zhì)，反應(yīng)ⅰ消耗H+和I，反應(yīng)ⅱ中消耗I2，D中“溶液由棕褐色很快褪色，變成黃色，出現(xiàn)渾濁較A快”，反應(yīng)速率D＞A，由此可見，反應(yīng)ⅱ比反應(yīng)ⅰ速率快，反應(yīng)ⅱ產(chǎn)生H+使c（H+）增大，從而反應(yīng)ⅰ加快；綜上所述，本題答案是：反應(yīng)ii比i快，D中由反應(yīng)ii產(chǎn)生的H+使反應(yīng)i加快。