Question

工業制硫酸時，利用催化氧化反應將SO₂轉化為SO₃是一個的關鍵步驟．
（1）某溫度下，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）△H=-98kJ?mol^-1．
開始時在100L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熱量196kJ，該溫度下平衡常數K=

 

．
（2）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2molSO₂和1molO₂，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氣體平衡濃度都比原來增大的是

 

（填字母）．
A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂
D．保持溫度和容器內壓強不變，充入1mol SO₃
E．升高溫度
（3）某人設想以如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：

 

．檢驗其中產物有SO₄^2-的具體操作為

 

．
（4）常溫時，BaSO₄的Ksp═1.08x10^-10．現將等體積的BaCl₂溶液與2.0x10^-3mol/l的Na₂SO₄溶液混合．若要生成BaSO₄沉淀，BaCl₂溶液的最小濃度為

 

．
（5）下列關于2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反應的圖象中，正確的是

 

．
（6）SO₂有氧化性又有還原性，還有漂白性．將SO₂氣體通入酸性KMnO₄中，酸性KMnO₄褪色，其中SO₂體現出的性質是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡常數的含義,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,二氧化硫的化學性質

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）利用三段式法計算平衡濃度，根據平衡常數表達式計算；
（2）根據平衡移動的方向判斷；
（3）原電池負極發生氧化反應，SO₂被氧化生成SO₄^2-；SO₄^2-的檢驗加入可溶的鋇鹽；
（4）計算混合后硫酸根的濃度，根據K_sp（BaSO₄）=c（Ba²⁺）?c（SO₄^2-）計算硫酸根沉淀時溶液中c（Ba²⁺），原氯化鋇溶液為此時鋇離子濃度的2倍，注意溶液混合后各種物質的濃度降為原來的一半；
（5）升高溫度，加快反應速率到達平均的時間縮短，逆反應速率增大更多，平衡向逆反應方向移動，三氧化硫的含量降低；增大壓強，加快反應速率到達平均的時間縮短，正反應速率增大更多，平衡向正反應方向移動，三氧化硫的含量增大，據此結合圖象判斷；
（6）根據化合價的升降來確定電子的轉移個數從而確定氧化劑和還原劑．

解答： 解：（1）SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1，在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0molO₂（g），當反應達到平衡時共放出熱量196kJ，則消耗SO₂ 2mol，
     SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1，
起始 4.0mol         10.0mol      0
轉化 2.0mol         1.0mol      2mol
平衡 2.0mol         9.0mol      2mol
則平衡時：c（SO₂）=0.02mol/L，c（O₂）=0.09mol/L，c（SO₃）=0.02mol/L，
所以k=

0.02

0.02× 0.09

=3.33，故答案為：3.33；
（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．保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂，平衡向正反應方向移動，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，故C正確；
D．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D錯誤；
E．升高溫度，平衡向逆反應分析移動，SO₃的濃度減小，故E錯誤；
故答案為：A、C；
（3）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⁺，SO₄^2-的檢驗取少量溶液于試管中加入鹽酸，無明顯現象，再加入BaCl₂溶液，若產生白色沉淀說明溶液中含SO₄^2-，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；取少量溶液于試管中加入鹽酸，無明顯現象，再加入BaCl₂溶液，若產生白色沉淀說明溶液中含SO₄^2-；
（4）等體積混合后，c（SO₄^2-）=

1

2

×2.0×10^-3mol/L=1.0×10^-3mol/L，故BaSO₄沉淀所需Ba²⁺離子的最小濃度為c（Ba²⁺）=

1.08×10-10

10-3

mol/L=1.08×10^-7mol/L，故原BaCl₂溶液的濃度為2×1.08×10^-7mol/L=2.16×10^-7mol/L，故答案為：2.16×10^-7mol/L；  
（5）A．升高溫度，逆反應速率增大更多，平衡向逆反應方向移動，圖象與實際符合，故A正確；
B．升高溫度，平衡向逆反應方向移動，三氧化硫的含量降低，圖象與實際符合，故B正確；
C．升高溫度，加快反應速率到達平均的時間縮短，逆反應速率增大更多，平衡向逆反應方向移動，三氧化硫的含量降低，圖象與實際不符，故C錯誤；
D．增大壓強，加快反應速率到達平均的時間縮短，正反應速率增大更多，平衡向正反應方向移動，三氧化硫的含量增大，圖象與實際符合，故D正確；
故答案為：ABD；
（6）最高價元素只有氧化性，最低價元素只有還原性，中間價態的元素既有氧化性又有還原性；將SO₂氣體通入酸性KMnO₄中，酸性KMnO₄褪色，高錳酸鉀中錳元素是最高價具有氧化性，二氧化硫具有還原性，故答案為：還原性．

點評：本題考查了平衡狀態的判斷、溶度積常數的有關計算、電化學知識，等知識點，難度較大．