Question

1．硫酰氯（SO₂C_l2）是重要的化学试剂，可由如下反应制取：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H
针对该反应回答下列问题：
（1）已知：①SO₂（g）+Cl₂（g）+SCl^₂（g）?2SOCl₂（g）△H₁=-aKJ•mol^-1
②SO₂Cl₂+SCl₂（g）=2SOCl₂（g）△H₂=-bKJ•mol^-1
③a＞b＞0则△H=-（a-b）kj•mol^-1（用含a、b的代数式表示）
（2）为了提高该反应中Cl₂的平衡转化率，下列措施合理的是AC（填字母序号）．
A．缩小容器体积　B．使用催化剂　C．增加SO₂浓度　D．升高温度
（3）若在绝热、恒容的密闭体系中，投入一定量SO₂和Cl₂，发生该反应，下列示意图能说明t1时刻反应达到平衡状态的是BD（填字母序号）．（下图中υ正、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量）

（4）若在催化剂作用下，将nmolSO₂与nmolCl₂充入容积可变的密闭容器中，并始终保持温度为T，压强为P．起始时气体总体积为10L，t min时反应达到平衡状态，此时气体总体积为8L．
①在容积改变的条件下，反应速率可用单位时间内反应物或生成物的物质的量变化来表示．则υ（SO₂）=$\frac{0.4n}{t}$mol/min．
②此温度下，该反应的K=$\frac{80}{9n}$L/mol．
③相同条件下，若将0.5nmolSO₂与0.5nmolCl₂充入该容器，到达平衡状态时，混合物中SO₂Cl₂的物质的量是0.2nmol．
（5）该反应的产物SO₂Cl₂遇水发生剧烈水解生成两种强酸，写出其化学方程式SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl
；已知25℃时，K_sp[AgCl]=1.8×10^-10，K_sp[Ag₂SO₄]=1.4×10^-5，则SO₂Cl₂于水所得溶液中逐滴加入AgNO3稀溶液时，最先产生的沉淀是AgCl．

Answer 1

分析 （1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）提高反应中Cl₂的平衡转化率，改变条件使平衡向正反应移动，根据平衡移动原理结合选项分析解答，注意不能增大氯气的用量；
（3）A、到达平衡后正、逆速率相等，不再变化；
B、到达平衡后，温度为定值，平衡常数不变，结合反应热判断随反应进行容器内温度变化，判断温度对化学平衡常数的影响；
C、到达平衡后，各物质的物质的量不发生变化；
D、到达平衡后，各组分的含量不发生变化，质量不变；
（4）①依据化学平衡三段式列式计算，容积可变的密闭容器中，并始终保持温度为T，压强为P，气体体积之比等于气体物质的量之比；
②平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积；
③将nmolSO₂与nmolCl₂充入容积可变的密闭容器中，得到SO₂Cl₂，0.4nmol，则恒压容器中成正比例关系，则0.5nmol二氧化硫和0.5nmolCl2，反应生成SO₂Cl₂0.2nmol；
（5）SO₂Cl₂遇水发生剧烈水解，且产生白雾，白雾是水解生成HCl与空气中水蒸气结合所致，则-SO₂-基团结合2个-OH生成H₂SO₄；氯化银的溶解度远远小于Ag₂SO₄的溶解度，SO₂Cl₂溶于水所得溶液中c（H₂SO₄）：c（HCl）=1：2，溶液中离子浓度为硫酸根离子的2倍，故AgCl最先沉淀．

解答 解：（1）①SO₂（g）+Cl₂（g）+SCl^₂（g）?2SOCl₂（g）△H₁=-aKJ•mol^-1
②SO₂Cl₂+SCl₂（g）=2SOCl₂（g）△H₂=-bKJ•mol^-1
盖斯定律计算①-②得到：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H=-（a-b）KJ/mol，
故答案为：-（a-b）；
（2）提高反应中Cl₂的平衡转化率，改变条件使平衡向正反应移动，不能增大氯气的用量，
A．缩小容器体积，压强增大，平衡向正反应移动，Cl₂的转化率增大，故A正确；
B．使用催化剂，缩短到达平衡的时间，不影响平衡移动，Cl₂的转化率不变，故B错误；
C．增加SO₂浓度，平衡向正反应移动，Cl₂的转化率增大，故C正确；
D．该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应移动，Cl₂的转化率降低，故D错误；
故答案为：AC；
（3）A、到达平衡后正、逆速率相等，不再变化，t₁时刻V_正最大，之后速率不变，故a错误；
B、该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达最高，平衡常数不变，为最小，图象与实际符合，故B正确；
C、t₁时刻后SO₂（g），SO₂Cl₂（g）的物质的量发生变化，t₁时刻未到达平衡状态，故C错误；
D、t₁时刻，SO₂的质量为定值，处于平衡状态，图象与实际符合，故D正确；
故选BD；
（4）若在催化剂作用下，将nmolSO₂与nmolCl₂充入容积可变的密闭容器中，并始终保持温度为T，压强为P．起始时气体总体积为10L，t min时反应达到平衡状态，此时气体总体积为8L，设反应的二氧化硫物质的量为x，
             SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）
起始量（mol）  n       n         0
变化量（mol）  x       x          x
平衡量（mol）n-x      n-x         x
保持温度为T，压强为P，气体体积之比等于气体物质的量之比，2n：（2n-x）=10：8，
x=0.4n，
①在容积改变的条件下，反应速率可用单位时间内反应物或生成物的物质的量变化来表示．则υ（SO₂）=$\frac{0.4n}{t}$mol/min，
故答案为：$\frac{0.4n}{t}$mol/min；
②依据①结合平衡概念计算，K═$\frac{\frac{0.4n}{8}}{\frac{n-0.4n}{8}×\frac{n-0.4n}{8}}$=$\frac{80}{9n}$L/mol，
故答案为：$\frac{80}{9n}$L/mol；
③将nmolSO₂与nmolCl₂充入容积可变的密闭容器中，得到SO₂Cl₂，0.4nmol，则恒压容器中成正比例关系，相同条件下，若将0.5nmolSO₂与0.5nmolCl₂充入该容器，到达平衡状态时，消耗二氧化硫物质的量为0.2n，混合物中SO₂Cl₂的物质的量是0.2nmol，
故答案为：0.2nmol；
（5）SO₂Cl₂遇水发生剧烈水解，且产生白雾，白雾是水解生成HCl与空气中水蒸气结合所致，则-SO₂-基团结合2个-OH生成H₂SO₄，反应方程式为：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，氯化银的溶解度远远小于Ag₂SO₄的溶解度，SO₂Cl₂溶于水所得溶液中c（H₂SO₄）：c（HCl）=1：2，溶液中离子浓度为硫酸根离子的2倍，故AgCl最先沉淀，
故答案为：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；AgCl．

点评 本题考查热化学方程式和盖斯定律计算应用，化学平衡的影响因素、盐类水解分析、化学平衡计算等，掌握基础是关键，难度中等．