Question

（2013?丰台区二模）利用电化学法生产硫酸，可使绝大多数硫磺直接转化为SO₃，在生产硫酸的同时还能化学发电，请回答下列问题：
（1）已知下列反应的能量变化示意图

①1molS（g）与O₂（g）完全反应生成SO₂（g），反应的△H

＜

-297.0kJ/mol（填“＞”或“＜”）
②写出S（s）与O₂（g）反应生成SO₃（g）的热化学方程式

S（s）+

3

2

O₂（g）=SO₃（g）△H=-395.3kJ/mol

．
（2）下图为电化学法生产硫酸的工艺示意图，电池以固体金属氧化物作电解质，该电解质能传导O^2-离子．

①正极反应式为

O₂+4e^-=2O^2-

．
②S（g）在负极发生的反应为

S-4e^-+2O^2-=SO₂

、

S-6e^-+3O^2-=SO₃

．
③用化学方程式解释装置中稀硫酸转变为浓硫酸的原因

SO₃+H₂O=H₂SO₄

．
④每生产1L浓度为98%，密度为1.84g/mL的浓硫酸，理论上可向用电器提供

110.4

mol电子，将消耗

27.6

mol氧气．
⑤已知S（g）在负极发生的反应为可逆反应，请分析为提高硫磺蒸气的转化率，该工艺采取的措施有

硫磺（二氧化硫）循环使用

．

用稀硫酸吸收三氧化硫

．

Answer 1

分析：①由图可知，1molS（s）与O₂（g）完全反应生成SO₂（g），△H=-297.0kJ/mol，S（g）=S（s）为放热过程，则1molS（g）与O₂（g）完全反应生成SO₂（g），放出的热量更多；
（2）S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297.0kJ/mol，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）=SO₃（g）△H=-98.3kJ/mol，结合盖斯定律分析；
（3）电池反应中氧元素的化合价降低，S元素的化合价升高，1L浓度为98%，密度为1.84g/mL的浓硫酸，n（H₂SO₄）=

1000×1.84×98%

98

=18.4mol，结合S～6e^-～1.5O₂～H₂SO₄来计算，并结合平衡移动分析提高转化率．

解答：解：①由图可知，1molS（s）与O₂（g）完全反应生成SO₂（g），△H=-297.0kJ/mol，S（g）=S（s）为放热过程，则1molS（g）与O₂（g）完全反应生成SO₂（g），放出的热量更多，所以反应的△H＜-297.0kJ/mol，故答案为：＜；
（2）S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297.0kJ/mol，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）=SO₃（g）△H=-98.3kJ/mol，
由盖斯定律可知，两个反应相加可得S（s）+

3

2

O₂（g）=SO₃（g）△H=-297.0kJ/mol+（-98.3kJ/mol）=-395.3kJ/mol，
故答案为：S（s）+

3

2

O₂（g）=SO₃（g）△H=-395.3kJ/mol；
（3）电池反应中氧元素的化合价降低，S元素的化合价升高，则S为负极，通氧气一端为正极，
①正极反应式为O₂+4e^-=2O^2-，故答案为：O₂+4e^-=2O^2-；
②负极反应为S-4e^-+2O^2-=SO₂、S-6e^-+3O^2-=SO₃，故答案为：S-4e^-+2O^2-=SO₂；S-6e^-+3O^2-=SO₃；
③1L浓度为98%，密度为1.84g/mL的浓硫酸，n（H₂SO₄）=

1000×1.84×98%

98

=18.4mol，
由S～6e^-～1.5O₂～H₂SO₄可知，提供电子为18.4mol×6=110.4mol，消耗氧气为18.4mol×1.5=27.6mol，故答案为：110.4；27.6；并
④若提高转化率，则平衡正向移动，所以可采取硫磺（二氧化硫）循环使用或用稀硫酸吸收三氧化硫，故答案为：硫磺（二氧化硫）循环使用；用稀硫酸吸收三氧化硫．

点评：本题考查较为综合，涉及热化学反应方程式、原电池、化学平衡等考试热点，注重高考常考考点的考查，题目难度中等，（3）为解答的易错点．