Question

20．恒溫、容積為1L恒容條件下，硫可以發生如下轉化，其反應過程和能量關系如圖所示[已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol]．
請回答下列問題：
①寫出能表示硫的燃燒熱的熱化學方程式：S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297KJ•mol^-1．
②△H₂=-78.64 kJ/mol．
③在相同條件下，充入1mol SO₃和0.5mol O₂，則達到平衡時SO₃的轉化率為20%；此時該反應吸收（填“放出”或“吸收”）19.66 kJ的能量．

Answer 1

分析 （1）燃燒熱是指1mol可燃物完全燃燒生成穩定的氧化物放出的熱量；
（2）根據熱化學方程式：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6KJ•mol^- 1計算；
（3）根據化學平衡常數K計算出平衡時SO₃的轉化率，繼而計算出吸收的熱量．

解答 解：（1）燃燒熱是指1mol可燃物完全燃燒生成穩定的氧化物放出的熱量，所以，硫的物質的量為1mol．由圖1可知1molS（s）完全燃燒放出的熱量為297KJ，所以，硫的燃燒熱的熱化學方程式S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297 KJ•mol^-1，
故答案為：S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297 KJ•mol^-1；
（2）由由圖1可知，參加反應的n（SO₂）=1mol-0.2mol=0.8mol，根據熱化學方程式：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6KJ•mol^- 1；可知，△H₂=0.4△H=0.4×（=-196.6KJ•mol^- 1）=-78.64KJ•mol^-1．
故答案為：-78.64KJ•mol^-1；
（3）根據圖象所給的信息可知，反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$=$\frac{0．{8}^{2}}{0．{2}^{2}×0.6}$=$\frac{80}{3}$，在相同條件下，充入1molSO₃和0.5molO₂，設反應達到平衡時SO₃轉化了Xmol，則有：
          2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
   初始：0     0.5mol/L     1mol/L
變化：Xmol/L    0.5Xmol/L    Xmol/L     
平衡：Xmol/L （0.5+0.5X）mol/L  （1-X）mol/L
根據溫度不變，平衡常數K的值不變可知：K=$\frac{（1-X）^{2}}{{X}^{2}×（0.5+0.5X）}$=$\frac{80}{3}$，解得：X=0.2mol，
故反應達到平衡時SO₃的轉化率為 $\frac{0.2mol}{1mol}$×100%=20%．
由熱化學方程式2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1可知，2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g）△H=-196.6kJ•mol^-1即1molSO₃分解吸收98.3KJ的熱量，則0.2molSO₃分解吸收的熱量Q=98.3KJ×0.2=19.66KJ．
故答案為：20%；吸收；19.66．

點評 本題既考查了燃燒熱的概念，又考查了反應熱以及化學平衡常數的計算，綜合性較強，難度適中．