Question

【题目】硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。

(1)已知25℃时:O2(g)+S(s)=SO2(g)△H=一akJ/mol

O2(g)+2SO2(g)2S03(g)△H=-bkJ/mol

写出SO3(g)分解生成O2(g)与S(s)的热化学方程式:_______________________。

(2)研究SO2催化氧化生成SO3的反应，回答下列相关问题:

①甲图是SO2(g)和SO3(g)的浓度随时间的变化情况。反应从开始到平衡时,用SO2表示的平均反应速率为_________。

②在一容积可变的密闭容器中充入20molSO2(g)和10molO2(g),02的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图乙所示。则P1与P2的大小关系是P2_____P1(“>”“<”或“=”),A、B、C三点的平衡常数大小关系为______(用K、Kg、K。和“<”“>”或“=”表示)。

(3)常温下，H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.5510-2Ka2=1.02×10-7。

①将SO2通入水中反应生成H2SO3。试计算常温下H2SO32H++S032-的平衡常数K=____。(结果保留小数点后两位数字)

②浓度均为0.1mol/L的Na2SO3、NaHSO3混合溶液中，=______________。

(4)往1L0.2mol/LNa2SO3溶液中加入等体积的0.1mol/L的CaCl2溶液，充分反应后(忽略溶液体积变化)，溶液中c(Ca2+)=______。(已知，常温下Ksp(CaSO3)=1.28×10-9)

Answer 1

【答案】 SO3(g) O2(g) + S(s) ΔH=+(a+) kJ·mol-1 0.75mol·(L·min)-1； > KB >KA =Kc 1.58×10-9 或1.5 2.56×10-8mol. L-1

【解析】(1)已知：①O2(g)+S(s)═SO2(g)△H1=akJ/mol，

②O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)△H2=bkJ/mol，

所求反应方程式为：2SO3(g)3O2(g)+2S(s)，该反应可由(①×2+②)得到，根据盖斯定律，反应的焓变为△H=(2△H1+△H2)=(2a+b)kJ/mol，故答案为：2SO3(g)3O2(g)+2S(s) △H=(2a+b)kJ/mol；

(2)①SO2催化氧化生成SO3的反应方程式为：O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)，SO2是反应物，随着反应的进行，浓度降低，SO3是生成物，随着反应的进行，浓度升高，根据图象，下降的是SO2，反应从开始到平衡，经历的时间为△t=10min，SO2的物质的量浓度改变量为9.01.5=7.5mol/L，根据反应关系，O2的物质的量浓度改变量为△c=7.5mol/L2=3.75mol/L，则用O2表示的平均反应速率为v(O2)=△c/△t=3.75mol/L/10min=0.375mol/(Lmin)，故答案为：0.375mol/(Lmin)；

②反应方程式为：O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)，随着反应的进行，气体分子数减小，体系压强降低，结合图象采用控制变量法分析，当温度相同时，增大体系压强，有利于化学反应平衡向正反应方向移动，反应物的转化率升高，因此增大压强，可以增大O2的平衡转化率，则P1与P2的大小关系是P1<P2，温度相同，化学平衡常数不改变，该反应的焓变小于0，因此反应是放热反应，降低温度有利于反应正向进行，则A. B.C三点的平衡常数大小关系为KA=KC<KB，故答案为：KA=KC<KB；

(3)①常温下H2SO32H++SO32的平衡常数K，根据多重平衡规则，反应的平衡常数K=c2(H+)c(SO32)/c(H2SO3)=Ka1Ka2=1.54×102×1.02×107=1.57×109故答案为：1.57×109；

②浓度均为0.1mol/L的Na2SO3、NaHSO3混合溶液，对于Na2SO3溶液，根据物料守恒：c(Na+)=2c(SO32)+2(HSO3)+2(H2SO3)，对于NaHSO3溶液，根据物料守恒：c(Na+)=c(SO32)+(HSO3) +(H2SO3)，对于浓度相同的Na2SO3、NaHSO3混合溶液，设混合溶液中有V1L Na2SO3、V2L NaHSO3，则混合溶液中，c(Na+)=(2×0.1V1+0.1V2)/V1+V2，c(SO32)+(HSO3)+(H2SO3)=(0.1V1+0.1V2)/(V1+V2)，因此混合溶液中，c(Na+)/[c(SO23)+c(HSO3)+c(H2SO3)]=3/2，故答案为：32；

(4)1L 0.2mol/LNa2SO3溶液中加入span>0.1mol的CaCl2固体，充分反应后(忽略溶液体积变化)，反应生成CaSO3，溶液中起始时，c(Ca2+)=0.1mol/L，c(SO32)=0.2mol/L，发生反应为Ca2++SO32═CaSO3，反应后，溶液中剩余c(SO32)=0.2mol/L0.1mol/L=0.1mol/L，则溶液中此时c(Ca2+)=Ksp(CaSO3)/c(SO32)=1.28×108mol/L，故答案为：1.28×108mol/L；