Question

12．已知：有機(jī)氯化劑磺酰氯SO₂Cl₂的制法：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H＜0
（1）SO₂（g）+Cl₂（g）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）△H₁=akJ/mol
SO₂Cl₂（g）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）△H₂=bkJ/mol
比較a＜b（填＜、＞、=）．
（2）反應(yīng)速率v與反應(yīng)物濃度的關(guān)系可用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定，v=k•c^m（SO₂）•cⁿ （Cl₂），k為反應(yīng)速率常數(shù)．根據(jù)下述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，求m=1n=1．

c（SO2）/mol•L-1	c（Cl2）/mol•L-1	v/mol•L-1•S-1
1.0	1.0	1.0k
2.0	1.0	2.0k
2.0	4.0	8.0k

（3）恒溫下，若在容積固定的2L密閉容器中，充入SO₂、Cl₂各2mol，發(fā)生可逆反應(yīng)：SO₂+Cl₂?SO₂Cl₂，達(dá)到平衡時(shí)，以SO₂的濃度改變表示反應(yīng)速率v_正、v_逆與時(shí)間的關(guān)系如圖，其中S表示面積，則SO₂的平衡濃度為C．
A．1-S（bod）          B．S（bod）      C．1-S（aob）          D．S（aob）
（4）若在催化劑作用下，將n molSO₂與n molCl₂充入容積可變的密閉容器中，并始終保持溫度為T(mén)，壓強(qiáng)為P，起始?xì)怏w總體積為10L，t min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)氣體總體積為8L．
①此溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=$\frac{16}{9P}$（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）
②相同條件下，若將0.5nmolSO₂與0.5nmolCl₂充入該容器達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，混合物中SO₂Cl₂的物質(zhì)的量是0.2n．
（5）SO₂Cl₂遇水發(fā)生劇烈水解生成兩種強(qiáng)酸，寫(xiě)出其化學(xué)方程式SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．
已知25℃，Ksp（AgCl）=1.8×10^-10，Ksp（Ag₂SO₄）=1.4×10^-5，向SO₂Cl₂溶于水所得溶液中逐滴加入AgNO₃溶液，最先生成的沉淀是Cl^-，當(dāng)?shù)诙�種離子開(kāi)始沉淀時(shí)，溶液中$\frac{{c}^{2}（C{l}^{-}）}{c（S{O}_{4}^{2-}）}$=2.3×10^-15．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)放熱反應(yīng)物的總能量高于生成物總能量，結(jié)合蓋斯定律分析；
（2）根據(jù)v=k•c^m（SO₂）•cⁿ （Cl₂），利用三組數(shù)據(jù)列式比較可計(jì)算m、n值．
（3）由v=$\frac{△c}{△t}$可知，v_正與t的乘積為濃度減小量，v_逆與t的乘積為濃度增加量，以此分析SO₂的平衡濃度；
（4）①平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比；
②將nmolSO₂與nmolCl₂充入容積可變的密閉容器中，得到SO₂Cl₂，0.4nmol，則恒壓容器中成正比例關(guān)系，則0.5nmol二氧化硫和0.5nmolCl2，反應(yīng)生成SO₂Cl₂0.2nmol；
（5）SO₂Cl₂遇水發(fā)生劇烈水解，且產(chǎn)生白霧，白霧是水解生成HCl與空氣中水蒸氣結(jié)合所致，則-SO₂-基團(tuán)結(jié)合2個(gè)-OH生成H₂SO₄；氯化銀的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Ag₂SO₄的溶解度，SO₂Cl₂溶于水所得溶液中c（H₂SO₄）：c（HCl）=1：2，溶液中離子濃度為硫酸根離子的2倍，故AgCl最先沉淀，根據(jù)溶度積可知，溶液中c（Ag⁺）=$\frac{{K}_{sp}（AgCl）}{C（C{l}^{-}）}$，c（SO₄^2-）=$\frac{{K}_{sp}（A{g}_{2}S{O}_{4}）}{{C}^{2}（A{g}^{+}）}$，據(jù)此計(jì)算溶液中$\frac{{c}^{2}（C{l}^{-}）}{c（S{O}_{4}^{2-}）}$．

解答 解：（1）SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H＜0①該反應(yīng)放熱，說(shuō)明反應(yīng)物的總能量高于生成物，
SO₂（g）+Cl₂（g）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）△H₁=akJ/mol②，依據(jù)蓋斯定律將②-①得SO₂Cl₂（g）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）△H₂=bkJ/mol③，說(shuō)明②放出的熱量多，③放出的熱量少，a、b均為副值，所以a＜b，
故答案為：＜；
（2）v=k•c^m（SO₂）•cⁿ （Cl₂），設(shè)三組數(shù)據(jù)編號(hào)分別為①②③，
則有$\frac{②}{①}$=2^m=2，m=1；$\frac{③}{②}$=4ⁿ=4，n=1，
故答案為：1；1；
（3）恒溫下，若在容積固定的2L密閉容器中，充入SO₂、Cl₂各2mol，SO₂的起始濃度為1mol/L，觀察圖象，縱坐標(biāo)為SO₂的反應(yīng)速率，橫坐標(biāo)為時(shí)間，由微分法可知，二者之積為濃度，故V（正）×t（平衡）表示B向正反應(yīng)方向進(jìn)行時(shí)減少的濃度，V（逆）×t（平衡）表示SO₂向逆反應(yīng)方向進(jìn)行時(shí)增大的濃度，故1-S（aob） 的面積表示SO₂的平衡濃度，
故答案為：C；
（4）①設(shè)反應(yīng)的二氧化硫物質(zhì)的量為x，
                      SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）
起始量（mol） n              n                0
變化量（mol） x              x                 x
平衡量（mol）n-x           n-x                x
起始?xì)怏w總體積為10L，t min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)氣體總體積為8L，$\frac{2n}{2n-2x+x}$=$\frac{10}{8}$，x=$\frac{2}{5}$n，在一定條件下達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，體系的總壓強(qiáng)為P，其中SO₂（g）、Cl₂（g）、SO₂Cl₂（g）物質(zhì)的量分別為0.6nmol、0.6nmol、0.4nmol，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，Kp=$\frac{\frac{0.4nmol}{0.6nmol+0.6nmol+0.4nmol}P}{（\frac{0.6nmol}{0.6nmol+0.6nmol+0.4nmol}P）^{2}}$=$\frac{16}{9P}$，
故答案為：$\frac{16}{9P}$；
②將nmolSO₂與nmolCl₂充入容積可變的密閉容器中，得到SO₂Cl₂，0.4nmol，則恒壓容器中成正比例關(guān)系，相同條件下，若將0.5nmolSO₂與0.5nmolCl₂充入該容器，到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，消耗二氧化硫物質(zhì)的量為0.2n，混合物中SO₂Cl₂的物質(zhì)的量是0.2nmol，
故答案為：0.2n；
（5）SO₂Cl₂遇水發(fā)生劇烈水解，且產(chǎn)生白霧，白霧是水解生成HCl與空氣中水蒸氣結(jié)合所致，則-SO₂-基團(tuán)結(jié)合2個(gè)-OH生成H₂SO₄，反應(yīng)方程式為：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，Ksp（AgCl）=1.8×10^-10，Ksp（Ag₂SO₄）=1.4×10^-5，氯化銀的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Ag₂SO₄的溶解度，SO₂Cl₂溶于水所得溶液中c（H₂SO₄）：c（HCl）=1：2，溶液中離子濃度為硫酸根離子的2倍，故AgCl最先沉淀，即最先生成的沉淀是Cl^-，當(dāng)?shù)诙�種離子SO₄ ^2-開(kāi)始沉淀時(shí)，溶液中c（Cl^-）=1×10^-5mol/L，c（Ag⁺）=$\frac{{K}_{sp}（AgCl）}{C（C{l}^{-}）}$=$\frac{1.8×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-5}}$=1.8×10^-5，c（SO₄^2-）=$\frac{{K}_{sp}（A{g}_{2}S{O}_{4}）}{{C}^{2}（A{g}^{+}）}$=$\frac{1.4×1{0}^{-5}}{（1.8×1{0}^{-5}）^{2}}$，溶液中$\frac{{c}^{2}（C{l}^{-}）}{c（S{O}_{4}^{2-}）}$=$\frac{（1×1{0}^{-5}）^{2}}{\frac{1.4×1{0}^{-5}}{（1.8×1{0}^{-5}）^{2}}}$≈2.3×10^-15．
故答案為：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；Cl^-；2.3×10^-15．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)熱大小比較、反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、溶度積有關(guān)計(jì)算等，關(guān)鍵是明確原理以及對(duì)信息獲取應(yīng)用，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用的能力，題目難度較大．