题目内容
【题目】硫的氧化物是形成酸雨的罪魁祸首，含硫烟气(主要成分为SO2)的处理备受关注，主要有以下两种方法。请回答下列问题：
Ⅰ.碱液吸收法
步骤1：用足量氨水吸收SO2。
步骤2：再加入熟石灰，发生反应2NH＋Ca2＋＋2OH－＋SO
===CaSO3↓＋2NH3·H2O。
(1)已知：25 ℃时，Kb(NH3·H2O)＝a；Ksp(CaSO3)＝b。该温度下，步骤2中反应的平衡常数K＝__________(用含a、b的代数式表示)。
Ⅱ.水煤气还原法
已知：ⅰ.2CO(g)＋SO2(g) 
S(l)＋2CO2(g) ΔH1＝－37.0 kJ·mol－1
ⅱ.2H2(g)＋SO2(g) S(l)＋2H2O(g) ΔH2＝＋45.4 kJ·mol－1
(2)写出CO(g)与H2O(g)反应生成CO2(g) 、H2(g)的热化学方程式为_______________。
若该反应在绝热、恒容体系中进行，达到平衡的标志___________。
A.氢氧键的断裂速率等于氢氢键的断裂速率
B.混合气体的平均摩尔质量保持不变
C.混合气体的总压强保持不变
D. H2O(g) 与H2(g)的体积比保持不变
(3)反应ⅱ的正反应的活化能E________(填“>”“<”或“＝”)ΔH2。
(4)在一定压强下，发生反应ⅱ。平衡时，α(SO2) （二氧化硫的转化率）与原料气投料比[
]和温度(T)的关系如图所示。
①α(H2)：M________(填“>”“<”或“＝”)N。
②逆反应速率：M________(填“>”“<”或“＝”)Q。
(5)T ℃，向10 L恒容密闭容器中充入2 mol CO(g)、2 mol SO2(g)和2 mol H2(g)，发生反应ⅰ和反应ⅱ。5 min达到平衡时，CO2(g)和H2O(g)的物质的量分别为1.6 mol、1.8 mol。
①该温度下，反应ⅱ的平衡常数K＝________。
②其他条件不变，6 min时缩小容器容积。α(SO2)__________(填“增大”“减小”或“不变”)，原因为_____________________________________________________________。
【答案】 
CO(g)＋H2O(g)
H2(g)＋CO2(g) ΔH1＝－41.2kJ·mol－1 C D > > > 2 700 增大 反应ⅰ和反应ⅱ均为气体分子总数减小的反应，只缩小容器容积，平衡均向右移动，SO2的转化率增大
【解析】(1)写出该反应的平衡常数为K=c2(NH3·H2O)×c(CaSO3)/c2(NH)×c(Ca2+)×c2(OH－) ×c(SO
)，利用Kb(NH3·H2O)＝a；Ksp(CaSO3)＝b条件，既可以得到K的表达式。
(2)根据盖斯定律得出CO(g)＋H2O(g)
H2(g)＋CO2(g) ΔH1＝－41.2kJ·mol－1；根据变量不变判断反应达平衡状态。注意该题的条件为绝热、恒容体系中进行，所以根据气态方程：PV=nRT,当V、n保持不变时，压强与温度成正比，因为该反应在绝热、恒容体系中进行，当温度不变时，体系的压强不在发生变化，反应达到平衡状态。
（3）根据反应热等于正反应活化能减去逆反应活化能，E（正）- E（逆）=ΔH2＝＋45.4进行分析判断。
(4) ①根据图像可知，当α(SO2)一定时，
比值越大，氢气的转化率就越大。
②根据图像判断出该反应为吸热反应，T1>T2，温度越高，反应速率越快。
（5）根据题给的起始量和平衡量，结合两个反应关系，可以计算出反应ⅱ的平衡常数K。
Ⅰ.（1）25 ℃时，Kb(NH3·H2O)＝c(OH－)×c(NH)/c(NH3·H2O)=a2；Ksp(CaSO3)＝c(SO)×c(Ca2+)/c(CaSO3)=b；根据反应2NH＋Ca2＋＋2OH－＋SO===CaSO3↓＋2NH3·H2O可知该反应的平衡常数为K=c2(NH3·H2O)×c(CaSO3)/c2(NH)×c(Ca2+)×c2(OH－) ×c(SO)=1/Kb2 Ksp=1/ba2；正确答案：1/ba2。
Ⅱ.(2)根据盖斯定律：反应（ⅰ-ⅱ）×1/2，可以得到CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g) ΔH1＝－41.2kJ·mol－1 ；断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，A错误；反应前后混合气体的总质量不变，反应前后混合气体的总量不变，因此混合气体的平均摩尔质量恒为定值，不能判断反应达到平衡状态，B错误；根据气态方程：PV=nRT,当V、n保持不变时，压强与温度成正比，因为该反应在绝热、恒容体系中进行，当体系内温度不变时，体系的压强不再发生变化，反应达到平衡状态，C正确；H2O(g)为反应物不断被消耗，H2(g)为生成物，不断增多，当二者体积比保持不变时，即物质的浓度保持不变，反应达到平衡状态，D正确；正确答案：CD。
(3)反应ⅱ为：2H2(g)＋SO2(g) 
S(l)＋2H2O(g) ΔH2＝＋45.4 kJ·mol－1，反应热等于正反应活化能减去逆反应活化能，E（正）- E（逆）=ΔH2＝＋45.4，E（正）=E（逆）＋45.4，所以反应ⅱ的正反应的活化能E>ΔH2；正确答案：>。
(4) ①根据图像可知，当α(SO2)一定时，比值越大，氢气的转化率就越大α(H2)：M> N；正确答案：>。
②该反应为吸热反应，升高温度，平衡右移，反应物转化率增大；根据图像，相同，
条件下，T1 时α(SO2)的大于 T2时的α(SO2)，说明T1> T2，温度越高，反应速率越快，逆反应速率M>Q；正确答案：>。
(5)① ⅰ.2CO(g)＋SO2(g) S(l)＋2CO2(g)
起始量 2 2 0 0
变化量 1.6 0.8 1.6
平衡量 0.4 1.2 1.6
ⅱ.2H2(g)＋SO2(g) S(l)＋2H2O(g)
起始量 2 1.2 0
变化量 1.8 0.9 1.8
平衡量 0.2 0.3 1.8
针对反应ⅱ各物质浓度为c(H2)=0.02mol/L, c(SO2)=0.03 mol/L, c(H2O)=0.18 mol/L, 该温度下，反应ⅱ的平衡常数K＝c2(H2O)/c2(H2)×c(SO2)，带入数值可求出反应ⅱ的平衡常数=2700；正确答案：2700。
②反应ⅰ和反应ⅱ均为气体分子总数减小的反应，只缩小容器容积，平衡均向右移动，SO2的转化率增大，所以其他条件不变，6 min时缩小容器容积，α(SO2)增大；正确答案：增大；反应ⅰ和反应ⅱ均为气体分子总数减小的反应，只缩小容器容积，平衡均向右移动，SO2的转化率增大。
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【题目】三氯化磷(PCl3)是一种用于有机合成的重要催化剂。已知：红磷与少量Cl2反应生成PCl3，与过量Cl2反应生成PCl5。PCl3遇O2会生成POCl3(三氯氧磷)， POCl3溶于PCl3，PCl3遇水会强烈水解。PCl3、POCl3的熔沸点见下表。
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ |
PCl3 | -112 | 75.5 |
POCl3 | 2 | 105.3 |
请答下面问题：
（1）选下图所示发生装置，可分别制备氯气
你选用的装置是___________，反应的离子方程式为____________
（2）实验室常用下图所示装置制取PCl3。
①玻璃管之间的连接需要用到胶皮管，连接的方法是：先把_______，然后稍稍用力即可把玻璃管插入橡皮管。
②B中所盛试剂是____________________，F中碱石灰的作用是_____________________。
③实验时，检查装置气密性后，向D装置的曲颈瓶中加入红磷，打开K3通入干燥的CO2，一段时间后，关闭K3，加热曲颈瓶至上部有黄色升华物出现时通入氯气，反应立即进行。通干燥CO2的作用是______________________________，C装置中的K1、 K2的设计也出于类似的目的，为了达到这—实验目的，实验时与K1、 K2有关的操作是___________________。
（3）实验制得的粗产品中常含有POCl3、PCl5等。加入红磷加热除去PCl5，加入红磷时发生反应的化学方程式为_________________________，然后通过__________________(填实验操作名称)，即可得到较纯净的PCl3。
（4） 通过下面方法可测定产品中PCl3的质量分数：
①迅速称取1.00g产品，加水反应后配成250mL溶液：
②取以上溶液25.00mL，向其中加入10.00mL0.1000mol/L碘水(足量)，充分反应；
③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液，用0.1000 mol/L的Na2S2O3溶液滴定；
④重复②、③操作，平均消耗0.1000 mol/L Na2S2O3溶液8.00mL.
己知：H3PO3+I2+H2O=H3PO4+2HI, I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6，根据上述数据，假设测定过程中没有其他反应，该产品中PCl3的质量分数为_______ 。
