Question

（Ⅰ）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反應過程的能量變化如圖所示．請回答下列問題：
（1）圖中C表示

 

．
（2）E的大小對該反應的焓變有無影響？

 

．（填“有”或“無”）該反應通常用V₂O₅作催化劑，加V₂O₅會使圖中B點升高還是降低？

 

．（填“升高”或“降低”）
（3）某溫度下，向1L密閉容器中開始充入2molSO₂和1molO₂，在V₂O₅催化劑存在時反應達到平衡，壓強減小為開始時的

7

10

，求此溫度下反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 的平衡常數（寫出計算過程）
（Ⅱ）化學試劑的生產和電鍍工業排放的廢水中常含有20～100mg．L^-1Cr（+6價），飲用含Cr（+6價）的水會損害人的腸胃等．工業上常用化學法和電解法處理含Cr（+6價）廢水，使Cr（+6價）轉變為Cr（+3價），再將Cr（+3價）轉化成沉淀除去，某研究性學習小組為研究廢水的凈化，設計了如下實驗流程：

（1）配平第①步反應的離子方程式：

 

Cr₂O₇^2-+

 

Fe²⁺+

 

H⁺═

 

Cr³⁺+

 

Fe³⁺+

 

 

（2）第②步中用PH試紙測定溶液pH的具體操作是：

 

（3）設計一個電解裝置也可以實現上述目的，裝置如下圖（用鐵棒和石墨作電極），電解液是含Cr₂O₇^2-的酸性溶液．鐵棒電極放電生成Fe²⁺進入溶液，Fe²⁺將Cr₂O₇^2-還原成Cr³⁺．（陰極區得電子的主要不是Cr₂O₇^2-離子）

電極材料：c為：

 

．（填“鐵棒”或“石墨”）
電極反應：d極：

 

．

Answer 1

考點：反應熱和焓變,氧化還原反應方程式的配平,原電池和電解池的工作原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（Ⅰ）（1）根據圖形分析結合能量高低進行判斷；
（2）催化劑只改變反應的活化能不改變平衡，反應的焓變只與起始和終了物質的能量有關；催化劑降低反應所需的活化能；
（3）列三段式，根據壓強變化關系，求出平衡時各物質的濃度，再求出平衡常數；
（II）（1）反應中Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，Cr元素化合價由+6價降低為+3價，共降低6價．Fe²⁺→Fe³⁺，Fe元素的化合價由+2價升高為+3價，共升高1價，化合價升降最小公倍數為6，故Cr₂O₇^2-的系數為1，Fe²⁺的系數為6，再結合原子守恒、電荷守恒確定缺項物質，配平其它物質系數；
（2）測定溶液PH的操作時注意試紙不能濕潤，變色后與標準比色卡比較；
（3）由電流的流向可知，c為陽極、d為陰極，需要提供Fe²⁺離子，故Fe應做陽極；陰極氫離子放電生成氫氣．

解答： 解：（Ⅰ）（1）因圖中A、C分別表示反應物總能量、生成物總能量，故答案為：生成物總能量；
（2）E為活化能，反應熱可表示為A、C活化能的大小之差，活化能的大小與反應熱無關；催化劑能夠降低反應的活化能，
故答案為：無；降低；
（3）設平衡時反應的氧氣為xmol，則有
             2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
反應前（mol） 2         1        0
轉化了（mol） 2x        x        2x
平衡時（mol）2-2x      1-x       2x

P平衡

P開始

=

n平衡

n開始

，

7 10 P開始

P開始

=

3-x

3

，解得：x=0.9mol，
K=

[SO3]2

[SO2]2?[O2]

=

[ 0.9mol×2 1L ]2

[ 2mol-0.9mol×2 1L ]2? 1mol-0.9mol 1L

=810mol^-1?L；
（II）（1）反應中Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，Cr元素化合價由+6價降低為+3價，共降低6價．Fe²⁺→Fe³⁺，Fe元素的化合價由+2價升高為+3價，共升高1價，化合價升降最小公倍數為6，故Cr₂O₇^2-的系數為1，Fe²⁺的系數為6，根據原子守恒Cr³⁺的系數為2，Fe³⁺的系數為6，由電荷守恒可知H⁺的系數為14，由H、O原子是之比為2：1，故缺項物質為H₂O，其系數為7，配平后方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案為：1；6；14；2；6；7H₂O；
（2）PH試紙測定溶液PH的操作為：將一小塊pH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液，點在pH試紙上，再與標準比色卡對照，確定PH值；
故答案為：將一小塊pH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液，點在pH試紙上，再與標準比色卡對照，確定PH值；
（3）由電流的流向可知，c為陽極、d為陰極，需要提供Fe²⁺離子，故Fe應做陽極，及c電極材料為鐵棒；陰極氫離子放電生成氫氣，陰極電極反應式為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，
故答案為：鐵棒；2H⁺+2e^-=H₂↑．

點評：本題考查了化學反應中能量的變化、化學平衡常數的計算、氧化還原反應配平、電解原理的應用等，涉及的知識點較多，屬于反應原理的應用的考查，題目難度中等．