Question

工業制硫酸時，利用催化氧化反應將SO₂轉化為SO₃是一個關鍵步驟．
（1）某溫度下，2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-197kJ/mol．開始時在10L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0mol O₂（g），當反應達到平衡時共放出197kJ的熱量，該溫度下的平衡常數K=

 

，升高溫度K將

 

（填“增大、減小或不變”）．
（2）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2mol SO₂和1mol O₂，發生下列反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），達到平衡后，改變下述條件，SO₂、O₂、SO₃的平衡濃度都比原來增大的是

 

（填字母）．
A．恒溫恒容，充入2mol SO₃    B．恒溫恒容，充入2mol N₂
C．恒溫恒壓，充入1mol SO₃    D．升高溫度
（3）在一密閉容器中進行下列反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），化學興趣小組的同學探究了其他條件不變時，改變某一條件時對上述反應的影響，并根據實驗數據作出了下列關系圖．下列判斷中正確的是

 

（填字母）．

A．圖Ⅰ研究的是不同催化劑對反應的影響，且乙使用的催化劑效率較高
B．圖Ⅱ研究的是壓強對反應的影響，且甲的壓強較高
C．圖Ⅱ研究的是溫度對反應的影響，且乙的溫度較低
D．圖Ⅲ研究的是不同催化劑對反應的影響，且甲使用的催化劑效率較高
（4）某實驗小組設想下圖所示裝置用電化學原理生產硫酸，寫出通入SO₂的電極的電極反應式：

 

．

（5）焙燒產生的SO₂可用于制硫酸．已知25℃、101kPa時：
SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H₁=-197kJ/mol；
H₂O（g）=H₂O（l）△H₂=-44kJ/mol；
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）H₃=-545kJ/mol．
寫出SO₃（g）與H₂O（l）反應的熱化學方程式是

 

．
（6）由硫酸可制得硫酸鹽．在一定溫度下，向K₂SO₄溶液中滴加Na₂CO₃溶液和BaCl₂溶液，當兩種沉淀共存時，SO₄^2-和CO₃^2-的濃度之比

 

．[已知該溫度時，Ksp（BaSO₄）=1.3×10^-10，Ksp（BaCO₃）=5.2×10^-9]．

Answer 1

考點：化學平衡常數的含義,熱化學方程式,化學電源新型電池,化學平衡的影響因素,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據反應熱計算參加反應的二氧化硫的物質的量，利用三段式法計算平衡濃度，根據平衡常數表達式計算；因為正反應是放熱反應，所以升高溫度K將減小；
（2）根據平衡移動的方向判斷；
（3）A、催化劑只改變化學反應速率不影響化學平衡；
B、從化學反應速率來講，是甲的壓強較高，增大壓強平衡右移，B的轉化率增大；
C、從化學反應速率來講，是甲的溫度較高，升高溫度平衡左移動，B的轉化率減小；
D、催化劑不影響化學平衡，平衡時壓強不變，催化劑效率越高，到達平衡的時間越短．
（4）原電池負極發生氧化反應，SO₂被氧化生成SO₄^2-；
（5）利用蓋斯定律，將熱化學方程式進行運算；
（6）當碳酸鋇、硫酸鋇兩種沉淀共存時，溶液中鋇離子濃度為定值，根據溶度積計算．

解答： 解：（1）開始時在10L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0mol O₂（g），當反應達到平衡時共放出197kJ的熱量，則消耗SO₂為2mol，
     2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；
起始：4mol    10mol      0
轉化：2mol     1mol    2mol
平衡：2mol     9mol    2mol
所以K=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

=

( 2 10 )2

( 2 10 )2× 9 10

=

10

9

，因為正反應是放熱反應，所以升高溫度K將減小，
故答案為：

10

9

；減小；
（2）A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃，平衡向逆反應分析移動，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，故A正確；
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂，對平衡移動沒有影響，各物質的濃度不變，故B錯誤；
C．保持溫度和容器內壓強不變，充入1mol SO₃，處于等效平衡狀態，濃度不變，故C錯誤；
D．升高溫度，平衡向逆反應分析移動，SO₃的濃度減小，故D錯誤；
故答案為：A；
（3）A、圖I中，根據到達平衡時間可知，在乙條件下的化學反應速率，明顯比在甲條件下的化學反應速率快；在乙條件下C的平衡濃度，比在甲條件下的C的平衡濃度大，相比較而言，條件乙既有利于此反應的化學反應速率增大又有利于平衡向正反應方向移動，說明甲、乙兩個條件不僅影響化學反應速率，而且影響化學平衡，而催化劑不影響化學平衡，故A錯誤；
B、從化學反應速率來講，是甲的壓強較高，增大壓強平衡右移，B的轉化率增大，與圖Ⅱ不符，故B錯誤；
C、圖Ⅱ根據到達平衡時間可知，如果甲、乙兩個條件是溫度對反應的影響，從化學反應速率來講，是甲的溫度較高，升高溫度平衡向逆反應移動，故甲的轉化率小于乙的轉化率，圖象與實際相符合，故C正確；
D、催化劑只改變化學反應速率不影響化學平衡，但甲的時間短，反應速率快，則甲的催化效率高，故D正確；
故選：CD；
（4）原電池負極發生氧化反應，SO₂被氧化生成SO₄^2-，負極電極反應式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；
（5）2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）△H₁=一197kJ/mol ①
H₂O （g）=H₂O（1）△H₂=一44kJ/mol ②
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₃=一545kJ/mol③
利用蓋斯定律：（③-①-②×2）÷2 得SO₃ （g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130kJ/mol，
故答案為：SO₃ （g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130kJ/mol；
（6）K_sp（Ba SO₄）=c（Ba²⁺）（SO₄^2-）=1.3×10^-10；K_sp（BaCO₃）=c（Ba²⁺）c（CO₃^2-）=2.6×10^-9，
所以c（CO₃^2-）：c（SO₄^2-）=K_sp（BaCO₃）：K_sp（Ba SO₄）=5.2×10^-9：1.3×10^-10=40：1，
故答案為：1：40．

點評：本題考查較為綜合，涉及化學平衡和電化學知識，化學平衡圖象題，做題時注意外界條件對化學平衡的影響，正確分析圖象中曲線的變化特點是本題的解答關鍵．