Question

1．氯化亞砜用于醫藥、農藥、染料工業及有機合成工業，常作氯化劑，制鋰氯化亞砜（Li/SOCl₂）電池．工業上用SO₂、SCl₂與Cl₂反應合成SO₂（g）+Cl₂（g）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）；△H＜0．
（1）在373K時，向2L的密閉容器中通入SO₂、SCl₂與Cl₂均為0.04mol，發生上述反應．測得其壓強（p）隨時間（t）的變化為表中數據I（反應達到平衡時的溫度與起始溫度相同）．

t/min		0	1	2	3	4	5
I	p	6.0p0	6.7p0	6.1p0	5.4p0	5.0p0	5.0p0
II	p	6.0p0	7.0p0	5.3p0	5.0p0	5.0p0	5.0p0

請回答下列問題：
①反應開始至達到平衡時，v（SOCl₂）=0.005mol/（L•min）．
②若只改變某一條件，其他條件相同時，測得其壓強隨時間的變化為表中數據II，則改變的條件是使用催化劑．
（2）如圖是某同學測定上述反應的平衡常數的對數值（lgK）與溫度的變化關系點．
①A點的數值為2.6．（已知：lg4=0.6）
②當升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，A點可能變化為B、E點．
（3）已知反應S₄（g）+4Cl₂（g）═4SCl₂（g）的△H=-4kJ•mol^-1，1molS₄（g）、1molSCl₂（g）分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收1064kJ、510kJ的能量，則1molCl₂（g）分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為243kJ．
（4）某種鋰電池的負極由金屬鋰構成，正極由二氯亞砜（SOCl₂）和碳材料構成．總反應為：4Li+2SOCl₂═4LiCl+S+SO₂↑，此種鋰電池是一次電池，在放電時有氣體產生．此電池工作時正極的電極反應式為2SOCl₂+4e-=S+SO₂↑+4Cl^-，電解質中鋰離子移向正極（填“正極”或“負極”）．

Answer 1

分析 （1）①向2L的密閉容器中通入SO₂、SCl₂與Cl₂均為0.04mol，設參與反應的為SO₂為x，列三段式，根據溫度相同、體積相同，氣體的物質的量之比=氣體的壓強之比，解得x，再由v=$\frac{△c}{△t}$計算；
②II與Ⅰ比較，反應速率加快，但平衡狀態一樣，應為使用催化劑；
（2）①根據化學平衡常數為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積之比計算；
②根據溫度對化學平衡的影響結合對數可得；
（3）由△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能計算可得；
（4）正極得電子發生還原反應，結合總反應產物可得正極電極反應式；陽離子移向正極．

解答 解：（1）①向2L的密閉容器中通入SO₂、SCl₂與Cl₂均為0.04mol，設參與反應的為SO₂為x，則：
       SO₂（g）+Cl₂（g）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）
n始：0.04        0.04          0.04            0
n轉：x              x              x                2x
n平：0.04-x      0.04-x     0.04-x           2x
由表可知，4min達到平衡，溫度相同、體積相同，氣體的物質的量之比=氣體的壓強之比，則 $\frac{{P}_{平}}{{P}_{始}}$=$\frac{0.12-x}{0.12}$=$\frac{5.0P0}{6.0P0}$，解得x=0.02mol，則反應開始至達到平衡時，v（SOCl₂）=$\frac{0.02mol×2÷2L}{4min}$=0.005mol/（L•min）；
故答案為：0.005mol/（L•min）；
 ②II與Ⅰ比較，達到平衡所用時間段，說明反應速率加快，但平衡狀態一樣，應為使用催化劑；
故答案為：使用催化劑；
（2）①根據（1）可知，373K時：
        SO₂（g）+Cl₂（g）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）
c平：0.01        0.01         0.01              0.02
則化學平衡常數K=$\frac{0.0{2}^{2}}{0.0{1}^{3}}$=400，則A點的數值為lgK=lg400=2.6；
故答案為：2.6 
②該反應為放熱反應，升高溫度，K值減小，lgK減小，故A可能變化為B、E兩點；
故答案為：BE；
（3）反應S₄（g）+4Cl₂（g）═4SCl₂（g）的△H=-4kJ•mol^-1，1molS₄（g）、1molSCl₂（g）分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收1064kJ、510kJ的能量，設1molCl₂（g）分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為Q，則△H=1064+4×Q-4×510=-4，解得Q=243；
故答案為：243；
（4）正極得電子發生還原反應，結正極電極反應式為：2SOCl₂+4e-=S+SO₂↑+4Cl^-；陽離子移向正極，所以電解質中鋰離子移向正極；
故答案為：2SOCl₂+4e-=S+SO₂↑+4Cl^-；正極．

點評 本題考查了化學平衡的有關計算，溫度對化學平衡的影響，鍵能與反應熱的關系以及原電池的原理，綜合性強，題目難度不大，考生注意基礎知識的把握與計算．