Question

14．已知下列熱化學反應方程式：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-24.8kJ/mol①
3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H=-47.2kJ/mol②
Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g）：

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=-297 KJ•mol^-1．
（2）△H₂=-78.64kJ•mol^-1．
（3）恒溫恒容時，1mol SO₂和2mol O₂充分反應，放出熱量的數值比|△H₂|大（填“大”、“小”或“相等”）．
（4）將Ⅲ中的混合氣體通入足量的NaOH溶液中消耗NaOH的物質的量為2mol，若溶液中發生了氧化還原反應，則該過程的離子方程式為2SO₂+O₂+4OH^-═2SO₄^2-+2H₂O．
（5）向同溫、同體積的三個密閉容器中分別充入氣體：（甲）2mol SO₂ 和1mol O₂；（乙） 1mol SO₂ 和0.5mol O₂；（丙） 2mol SO₃；恒溫、恒容下反應達平衡時，下列關系一定正確的是B
A．容器內壓強p：p_甲=p_丙＞2p_乙        B．SO₃的質量m：m_甲=m_丙＞2m_乙
C．c（SO₂）與c（O₂）之比k：k_甲=k_丙＞k_乙   D．反應放出或吸收熱量的數值Q：Q_甲=Q_丙＞2Q_乙
（6）某SO₂（g）和O₂（g）體系，時間t₁達到平衡后，改變某一外界條件，反應速率v與時間t的關系如圖2所示，若不改變SO₂（g）和O₂（g）的量，則圖中t₄時引起平衡移動的條件可能是升高溫度；圖中表示平衡混合物中SO₃的含量最高的一段時間是t₃～t₄．
（7）各階段平衡時對應的平衡常數如表所示：

t1～t2	t3～t4	t5～t6	t6～t7
K1	K2	K3	K4

K₁、K₂、K₃、K₄之間的關系為K₄=K₃＜K₂=K₁．

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）恒溫恒容時，開始為1molSO₂和2molO₂ 與開始為1molSO₂和1molO₂ 相比，開始為1molSO₂和2molO₂ 的SO₂轉化率高；
（4）反應最后得到硫酸鈉，根據鈉原子、硫原子原子守恒計算；
（5）恒溫恒容，甲與乙起始n（SO₂）：n（O₂）=2：1，甲等效為在乙的基礎上增大一倍壓強，平衡向正反應移動，故甲中轉化率增大；丙按化學計量數轉化到左邊可得n（SO₂）=2mol，n（O₂）=1mol，與甲為等效平衡，平衡時對應各組分的物質的量相等，據此結合選項解答；
（6）t₂～t₃段正逆速率都加快，且v（正）＞v（逆），平衡正向移動，t₄～t₅段正逆速率都加快，且v（正）＜v（逆），平衡逆向移動，該反應為體積減小的放熱反應，若升高溫度，平衡逆向移動，若增大壓強，平衡正向移動，故t₂～t₃段為增大壓強，t₄～t₅段為升高溫度；
t₂～t₃段為增大壓強后，平衡正向移動，SO₃的含量升高，至t₃～t₄平衡時含量達最高；
（7）根據K只與溫度有關，溫度增大，K減小．

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）恒溫恒容時，開始為1molSO₂和2molO₂ 與開始為1molSO₂和1molO₂ 相比，增大氧氣的濃度，平衡正向移動，所以開始為1molSO₂和2molO₂ 的SO₂轉化率高，放出熱量的數值比|△H₂|大．
故答案為：大；
（4）反應最后得到硫酸鈉，根據鈉原子、硫原子原子守恒，n（NaOH）=2n（S）=2×（0.2+0.8）mol=2mol．
若發生氧化還原反應，則是SO₂被O₂氧化，離子方程式為2SO₂+O₂+4OH^-═2SO₄^2-+2H₂O．
故答案為：2mol；2SO₂+O₂+4OH^-═2SO₄^2-+2H₂O；
（5）A、甲與丙為等效平衡，平衡時對應各組分的物質的量相等，故壓強P_甲=P_丙，甲等效為在乙的基礎上增大一倍壓強，平衡向正反應移動，故P_乙＜P_甲＜2P_乙，故P_甲=P_丙＜2P_乙，故A錯誤；
B、甲與丙為等效平衡，平衡時對應各組分的物質的量相等，故質量m_甲=m_丙，乙等效為在甲到達平衡的基礎上，再減少1mol SO₂和0.5mol O₂，減小壓強，平衡向逆反應移動，SO₂轉化率減小，則SO₃的質量m_甲＞2m_乙，故m_甲=m_丙＞2m_乙，故B正確；
C、對于甲、乙，SO₂、O₂起始物質的量之比等于化學計量數之比，c（SO₂）與c（O₂）之比為定值2：1，丙為分解反應，丙中c（SO₂）與c（O₂）之比為2：1，故k_甲=k_丙=k_乙=2，故C錯誤；
D、甲與丙為等效平衡，平衡時對應各組分的物質的量相等，故Q_甲+Q_丙=197，甲等效為在乙的基礎上減小一半壓強，平衡向逆反應移動，SO₂轉化率減小，故Q_甲=197-Q_丙＞2Q_乙，故D錯誤；
故選B；
（6）t₂～t₃段正逆速率都加快，且v（正）＞v（逆），平衡正向移動；t₄～t₅段正逆速率都加快，且v（正）＜v（逆），平衡逆向移動；該反應為體積減小的放熱反應，若升高溫度，平衡逆向移動，若增大壓強，平衡正向移動，所以t₂～t₃段為增大壓強，t₄～t₅段為升高溫度；t₂～t₃段為增大壓強后，平衡正向移動，SO₃的含量升高，至t₃～t₄平衡時含量達最高；
故答案為：升高溫度；t₃～t₄；
（7）由（4）的分析可知t₂～t₃段為增大壓強，則K₂=K₁；t₄～t₅段為升高溫度，則K₃＜K₂；所以K₄=K₃＜K₂=K₁；
故答案為：K₄=K₃＜K₂=K₁．

點評 本題考查了化學平衡移動與計算、反應熱知識、等效平衡等，難度較大，注意理解等效平衡等，關鍵在于讀圖獲取信息，培養學生分析問題解決問題能力．