Question

20．研究硫酸工業原理及含硫化合物的性質具有重要意義．
（1）硫酸工業生產中涉及反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0
SO₂的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示，則：
①壓強：P₁＜P₂（填“＞”、“=”或“＜”）．
②A、B兩點的平衡常數：K（A）=K（B）（填“＞”、“=”或“＜”）．
③200℃時，將一定量的SO₂和O₂充入容積不變的密閉容器中，經10min后測得容器中各物質的物質的量濃度如表所示：

氣體	SO2	O2	SO3
濃度（mol•L-1）	0.4	1.2	1.6

計算上述反應在0～10min內，v（O₂）=0.08mol•L^-1•min^-1．
能說明該反應達到化學平衡狀態的是d（填序號）．
a．v_正（O₂）=v_逆（SO₃）               b．SO₂和SO₃物質的量之和保持不變
c．混合氣體的密度保持不變        d．體系的壓強保持不變
（2）Cu₂S在高溫條件下發生如下反應：2Cu₂S（s）+3O₂（g）=2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-773kJ•mol^-1
當該反應有1.2mol電子轉移時，反應釋放出的熱量為77.3kJ．
（3）某研究小組把鋼鐵中的硫轉化為H₂SO₃溶液，然后用標準濃度的I₂溶液進行滴定，滴定中使用的指示劑為淀粉試液（寫名稱），滴定過程中c（SO₃^2-）減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）利用反應2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄可以處理SO₂尾氣，若將該反應設計為原電池，用稀硫酸作電解質溶液，其正極電極反應式為4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①反應是個體積減小的反應，相同溫度下，增大壓強，平衡正向移動，則二氧化硫轉化率增大；
②化學平衡常數只與溫度有關；
③v（SO₃）=$\frac{△c}{△t}$計算三氧化硫的反應速率，再根據反應速率之比=化學計量數之比，計算用氧氣表示的反應速率；可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，反應體系中各物質組分含量百分量體積分數均不再變化；
（2）根據反應熱和轉移電子之間的關系式計算；
（3）淀粉與碘顯藍色，亞硫酸根離子具有還原性，碘單質有氧化性，發生反應，亞硫酸根離子濃度減小；
（4）根據原電池原理，正極發生還原反應．

解答 解：（1）①反應是個體積減小的反應，相同溫度下，增大壓強，平衡正向移動，則二氧化硫轉化率增大；分析圖象，相同溫度下，P2下轉化率比P1高，所以P1＜P2；
故答案為：＜；
②化學平衡常數只與溫度有關；AB兩點的溫度相同，所以k不變，
故答案為：=；
③v（SO₃）=$\frac{1.6mol/L}{10min}$=0.16mol/（L•min），同一可逆反應中同一時間段內各物質的反應速率之比等于其計量數之比，所以v（O₂）=$\frac{1}{2}$×v（SO₃）=$\frac{1}{2}$×0.16mol/（L•min）=0.08mol/（L•min）；
a．2v_正（O₂）=v_逆（SO₃），正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故a錯誤；
b．無論反應是否達到平衡狀態，SO₂和SO₃物質的量之和始終保持不變，所以不能據此判斷平衡狀態，故b錯誤；
c．混合氣體的密度ρ=$\frac{m}{V}$，反應前后氣體質量不變、容器體積不變，所以ρ始終保持不變，則不能根據密度判斷平衡狀態，故c錯誤；
d．該反應是一個反應前后氣體體積改變的可逆反應，當體系的壓強保持不變，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故d正確；
故答案為：0.08；d
（2）該反應2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）中，當轉移12mol電子時放出773kJ熱量，當轉移1.2mol電子時放出熱量77.3kJ熱量；
故答案為：77.3
（3）淀粉與碘顯藍色，亞硫酸根離子具有還原性，碘單質有氧化性，發生反應，亞硫酸根離子濃度減小；
故答案為：淀粉試液；減小
（4）原電池正極發生的是化合價降低得電子的反應，根據方程式可知是O₂得電子，再考慮電解質溶液為酸，所以發生的O₂酸性條件下的電極反應：4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O；
故答案為：4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O

點評 本題考查化學平衡狀態判斷、影響化學平衡的因素、氧化還原反應、圖象分析等知識點等，掌握基本原理是關鍵，對學生綜合能力的考查，難度中等