Question

在硫酸工業(yè)中，SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是一個(gè)關(guān)鍵步驟．
（1）某溫度下，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）△H=-98kJ/mol．開(kāi)始時(shí)在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（ g）和10.0mol O₂（g），當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)放出熱量196kJ，該溫度下平衡常數(shù)K=

 

．
（2）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2mol SO₂和1mol O₂，發(fā)生下列反應(yīng)：2SO₂（g）+O（g）?2SO₃（g），達(dá)到平衡后改變下述條件，SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來(lái)增大的是_

 

（填字母）．
A、保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃
B、保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂
C、保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25molO₂
D、保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1mol SO₃
E、保持容器體積不變，升高混合氣體溫度
F、移動(dòng)活塞壓縮氣體
（3）下列關(guān)于2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反應(yīng)的圖1中，正確的是

 

（4）SO₂有氧化性又有還原性，還有漂白性．將SO₂氣體通入酸性KMnO₄溶液中，溶液褪色，SO₂表現(xiàn)

 

性，其中氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為

 

（已知KMnO₄酸性條件下的還原產(chǎn)物為Mn²⁺）．
（5）某人設(shè)想以圖2裝置生產(chǎn)硫酸，寫出a電極的電極反應(yīng)式為

 

．檢驗(yàn)S0₄^2-的具體操作為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）利用三段式法計(jì)算平衡濃度，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
（2）根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素進(jìn)行判斷；
（3）升高溫度，加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量降低；增大壓強(qiáng)，加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短，正反應(yīng)速率增大更多，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量增大，據(jù)此結(jié)合圖象判斷；
（4）升高溫度，加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量降低；增大壓強(qiáng)，加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短，正反應(yīng)速率增大更多，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量增大，據(jù)此結(jié)合圖象判斷；根據(jù)化合價(jià)的升降來(lái)確定電子的轉(zhuǎn)移個(gè)數(shù)從而確定氧化劑和還原劑的質(zhì)量比分析；
（5）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂被氧化生成SO₄^2-；鋇離子和硫酸根離子生成硫酸鋇白色沉淀，據(jù)此檢驗(yàn)硫酸根離子．

解答： 解：（1）SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1，在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0molO₂（g），當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出熱量196kJ，則消耗SO₂ 2mol，
     SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1，
起始 4.0mol   10.0mol    0
轉(zhuǎn)化 2.0mol   1.0mol    2mol      
平衡 2.0mol   9.0mol    2mol         
則平衡時(shí)：c（SO₂）=0.02mol/L，c（O₂）=0.09mol/L，c（SO₃）=0.02mol/L，
所以k=

0.02

0.02× 0.09

=3.33，
故答案為：3.33；
（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(dòng)，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來(lái)增大，故A正確；
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂，對(duì)平衡移動(dòng)沒(méi)有影響，各物質(zhì)的濃度不變，故B錯(cuò)誤；
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來(lái)增大，故C正確；
D．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1mol SO₃，處于等效平衡狀態(tài)，濃度不變，故D錯(cuò)誤；
E．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)分析移動(dòng)，SO₃的濃度減小，故E錯(cuò)誤；
F．移動(dòng)活塞壓縮氣體，體積減小，各物質(zhì)的濃度都增大，故F正確．
故選ACF；
（3）A．升高溫度，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，圖象與實(shí)際符合，故A正確；
B．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量降低，圖象與實(shí)際符合，故B正確；
C．升高溫度，加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量降低，圖象與實(shí)際不符，故C錯(cuò)誤；
D．增大壓強(qiáng)，加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短，正反應(yīng)速率增大更多，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量增大，圖象與實(shí)際符合，故D正確；
故選ABD；
（4）最高價(jià)元素只有氧化性，最低價(jià)元素只有還原性，中間價(jià)態(tài)的元素既有氧化性又有還原性；將SO₂氣體通入酸性KMnO₄中，酸性KMnO₄褪色，高錳酸鉀中錳元素是最高價(jià)具有氧化性，二氧化硫具有還原性；高錳酸鉀中某元素的化合價(jià)是+7價(jià)，反應(yīng)后生成Mn²⁺，所以一個(gè)高錳酸鉀離子被還原為錳離子轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是5個(gè)，二氧化硫被氧化后生成硫酸根離子，硫元素的化合價(jià)由+4價(jià)變?yōu)?6價(jià)，一個(gè)二氧化硫分子生成一個(gè)硫酸根離子轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是2個(gè)，氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為2：5，
故答案：還原；2：5；
（5）依據(jù)圖裝置分析，二氧化硫失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，二氧化硫被氧化為三氧化硫溶于水生成硫酸，電極反應(yīng)為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；檢驗(yàn)硫酸根離子的方法為：取少量溶液于試管中加入鹽酸，無(wú)明顯現(xiàn)象，再加入BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀說(shuō)明溶液中含SO₄^2-，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；取少量溶液于試管中加入鹽酸，無(wú)明顯現(xiàn)象，再加入BaCl₂溶液．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算、影響化學(xué)平衡的因素、平衡圖象、電解原理與計(jì)算等，題目難度中等，試題是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握．