题目内容

18．接触法制硫酸工艺中，其主反应在450℃并有催化剂存在下进行：2SO2（g）+O2（g）?△催化剂2SO3（g）；△H=-190kJ•mol-1
（1）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol SO2和0.10molO2，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO30.8g，则V（O2）=0.002mol•L-1•min-1，计算此时化学平衡常数K1=100．
（2）若温度不变，继续通入0.20mol SO2和0.10mol SO3，则平衡移动方向及原因是逆正反应方向移动，因为此时的浓度商为4.2，大于平衡常数，达平衡后，化学平衡常数为K2，则K1、K2之间的关系为=（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）有两只密闭容器A和B，A能保持恒容，B能保持恒压．起始时向容积相等的A、B中分别通入体积比为2：1的等量的SO2和O2，使之发生反应．则（填＞、=、＜；左、右；增大、减小、不变）．
①达到平衡所需要的时间：t（A）＜t（B）
②平衡时，SO2的转化率：a（A）＜a （B）
③达到平衡时，在两容器中分别通入等量的Ar气．B中的化学平衡向左反应方向移动，A中的化学反应速率不变．

分析 （1）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol SO2和0.10molO2，二氧化硫的浓度=$\frac{0.20mol}{5L}$=0.04mol/L，氧气浓度=$\frac{0.10mol}{5L}$=0.02mol，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO30.8g，n（SO3）=$\frac{0.8g}{80g/mol}$=0.01mol，平衡浓度为$\frac{0.01mol}{5L}$=0.002mol/L，结合化学平衡三段式列式计算，
                2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）
起始量（mol/L）  0.04     0.02      0
变化量（mol/L） 0.002     0.001     0.002
平衡量（mol/L） 0.038     0.019     0.002
反应速率V=$\frac{△c}{△t}$，平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；
（2）若温度不变，继续通入0.20mol SO2和0.10mol SO3，计算浓度商和平衡常数比较平淡反应进行的方向，平衡常数只随温度变化；
（3）①A能保持恒容，B能保持恒压．起始时向容积相等的A、B中分别通入体积比为2：1的等量的SO2和O2，使之发生反应：2SO2+O2?2SO3，恒温恒容随反应进行压强减小速率减慢，恒温恒压容器中反应过程中压强增大，反应速率大；
②恒温恒容随反应进行压强减小速率减慢，恒温恒压容器中反应过程中压强增大，反应速率大转化率大；
③恒温恒容容器加入惰气总压增大，分压不变，平衡不动，反应速率不变；恒温恒压容器，加入惰气压强减小，平衡向气体体积增大的方向进行．

解答 解：（1）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol SO2和0.10molO2，二氧化硫的浓度=$\frac{0.20mol}{5L}$=0.04mol/L，氧气浓度=$\frac{0.10mol}{5L}$=0.02mol，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO30.8g，n（SO3）=$\frac{0.8g}{80g/mol}$=0.01mol，平衡浓度为$\frac{0.01mol}{5L}$=0.002mol/L，结合化学平衡三段式列式计算，
                2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）
起始量（mol/L） 0.04     0.02       0
变化量（mol/L） 0.002    0.001    0.002
平衡量（mol/L） 0.038    0.019    0.002
氧气的反应速率V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.001mol/L}{0.5min}$=0.002mol/L•min，
平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$=$\frac{0.00{2}^{2}}{0.03{8}^{2}×0.019}$=0.146，
故答案为：0.002，0.146；
（2）若温度不变，继续通入0.20mol SO2和0.10mol SO3，二氧化硫物质的量浓度c（SO2）=0.038mol/L+$\frac{0.20mol}{5L}$=0.078mol/L，c（O2）=0.019mol/L，c（SO3）=0.002mol/L+$\frac{0.10mol}{5L}$=0.022mol/L，Qc=$\frac{0.02{2}^{2}}{0.07{8}^{2}×0.019}$=4.2＞K=0.146，反应逆向进行，温度不变达到平衡状态时平衡常数不变，则K1、K2之间的关系为相同，
故答案为：逆正反应方向移动，因为此时的浓度商为4.2，大于平衡常数，=；
（3）①A能保持恒容，B能保持恒压．起始时向容积相等的A、B中分别通入体积比为2：1的等量的SO2和O2，使之发生反应：2SO2+O2?2SO3，恒温恒容随反应进行压强减小速率减慢，恒温恒压容器B中反应过程中压强增大，反应速率大，所以达到平衡所需要的时间A小于B，
故答案为：＜；
②起始二氧化硫和氧气浓度相同，反应速率相同，过程中A为恒温恒容容器中的压强小于B恒温恒压容器，反应速率B＞A，二氧化硫转化率A＜B，
故答案为：＜；
③恒温恒容B容器加入惰气总压增大，分压不变，平衡不动，反应速率不变；恒温恒压A容器，加入惰气压强减小，平衡向气体体积增大的方向进行，反应是气体体积减小的反应，所以平衡逆向进行；
故答案为：左；不变．

点评 本题考查了恒温恒压，恒温恒容容器中化学平衡的影响因素分析判断，题目难度中等．

练习册系列答案
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20．用离子方程式解释下列过程：
（1）纯碱溶液显碱性：CO32-+H2O?HCO3-+OH-，HCO3-+H2O?H2CO3+OH-．
（2）泡沫灭火器的反应原理（硫酸铝溶液与小苏打）：Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+3CO2↑．
（3）AgCl的浊液中加入KI溶液，白色沉淀变为黄色：AgCl+I-?AgI+Cl-．
1．图中A、B为多孔惰性电极，C、D为夹在浸过Na2SO4溶液和酚酞的湿滤纸条的铂夹，a、b为电源两极．实验前，往两支试管中充满KOH溶液并倒立于盛有KOH溶液的水槽中．实验时，断开K1，闭合K2、K3，通电一段时间，两支试管收集的气体体积如图所示．根据要求回答问题：

（1）电源的a极为负极（填“正”或“负”）；
（2）铂夹C上反应的电极反应式为4H++4e=2H2↑；
（3）装置通直流电时，下列判断不正确的是②
①电极A上发生氧化反应            ②电子沿a→C→D→b路径流动
③片刻后D点附近c（SO42-）增大     ④片刻后可观察到滤纸C点变红色．
6．某温度（t℃）时，水的Kw=10-13，将此温度下pH=11的NaOH溶液aL与pH=1的H2SO4的溶液bL混合，则：
①若所得混合液为中性，则a：b=10：1；
②若所得混合液的pH=2，则a：b=9：2．
13．下列物质的类别与所含能团都正确的是（　　）
①酚类-OH
②羧酸类-COOH
③醛类
④CH3-O-CH3 醚类
⑤酯类
A．①②③④⑤B．②④C．②③④D．②④⑤
3．氯化法是合成硫酰氯（SO2Cl2）的常用方法，实验室合成硫酰氯（SO2Cl2）的实验装置如图所示：
已知：①SO2（g）+Cl2（g）$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$SO2Cl2（l）△H=-97.3kJ/mol．
②硫酰氯通常条件下为无色液体，熔点为-54.1℃，沸点为69.1℃，在潮湿空气中“发烟”．
③100℃以上开始分解，生成二氧化硫和氯气
（1）仪器a的名称为干燥管，装置B的作用是干燥二氧化硫气体；仪器c的溶液滴入仪器d中所产生的实验现象是烧瓶中有黄绿气体产生．
（2）若装置A中的70%硫酸和亚硫酸钠分别换成浓硫酸和Cu片，几乎不能得到SO2Cl2，原因是浓硫酸和Cu片在不加热的条件下不能产生二氧化硫．
（3）取部分C装置所得的产物于试管中，再向其加水，出现白雾，振荡，静置得到无色溶液．经检验该溶液中的阴离子（除OH-外）只有SO42-、Cl-，证明无色液体是SO2Cl2．
①写出SO2Cl2与H2O反应的化学方程式SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl；
②检验该溶液中Cl-的方法是在所得溶液中滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，若溶液中出现白色沉淀，则说明溶液中有氯离子．
（4）若缺少装置D，氯气和二氧化碳可能发生反应的离子方程式为Cl2+SO2+2H2O=SO42-+2Cl-+4H+．整套装置的缺点是没有尾气吸收装置．
（5）为提高本实验中硫酰氯的产率，在实验操作中需要注意的事项有②③（填序号）．
①加热三颈烧瓶          
②控制气流速率，宜慢不宜快
③若三颈烧瓶发烫，可适当降温．
10．（1）25℃时，0.1mol/L的HA溶液中c（H+）=10-2mol/L．请回答下列问题：
①HA是弱酸（填“强酸”或“弱酸”）．
②NaA溶液显碱性（填“酸性”、“中性”或“碱性”），理由是（用离子方程式表示）A-+H2O?HA+OH-．
（2）常温下，某溶液中由水电离出的c （OH-）=1.0×10-10mol/L，该溶液可以是AB．（填选项）
A．pH=4的醋酸  B．pH=10的NaOH溶液 C．pH=9的Na2CO3溶液  D．pH=4的NH4Cl溶液
（3）在100℃时，将100mL 0.1mol/L的稀H2SO4溶液与100mL 0.4mol/L的NaOH溶液混合后，溶液的pH=11．（混合时溶液体积变化忽略不计）
（4）常温下，a mL 0.1mol/L盐酸与b mL 0.1mol/L氨水混合，充分反应．若混合后溶液呈中性，则a＜b（填“＜”、“=”或“＞”）．
（5）常温下，a mL pH=3的盐酸与b mL pH=11的氨水混合，充分反应．若a=b，则反应后溶液中离子浓度从大到小的顺序是c（NH4+）＞c（Cl-）＞c（OH-）＞c（H+）．
（6）氯化铝水溶液呈酸性，原因是（用离子方程式表示）：Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+．把AlCl3溶液蒸干，灼烧，最后得到的主要固体产物是Al2O3．（填化学式）
（7）在25℃下，向浓度均为0.1mol•L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成Cu（OH）2沉淀（填化学式），生成该沉淀的离子方程式为Cu2++2NH3•H2O=Cu（OH）2↓+2NH4+．已知25℃时Ksp[Mg（OH）2]=1.8×10-11，Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20．
7．铁及其化合物在国民经济的发展中起着重要作用．
（1）铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀．某同学将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区（a）已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环（b），如图1所示．液滴边缘是--区（填“正极”或“负极”），其电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-．

（2）铁钛合金是一种常用的不锈钢材料，某同学在探究该合金的性质时，往含有TiO2+、Fe3+溶液中加入铁屑至溶液显紫色，该过程中发生的反应有；
①2TiO2+（无色）+Fe+4H+═2Ti3+（紫色）+Fe2++2H2O
②Ti3+（紫色）+Fe3++H2O═TiO2+（无色）+Fe2++2H+
③2Fe3++Fe=3Fe2+．
（3）高铁酸钠（Na2FeO4）是一种优良的水处理剂．
①FeO42-在水溶液中的存在形态如图2所示，纵坐标表示各存在形态的分数分布．下列说法不正确的是AB（填字母序号）．
A．不论溶液酸碱性如何变化，铁元素都有4种存在形态
B．向pH=10的这种溶液中加硫酸至pH=2，HFeO4-的分布分数逐渐增大
C．向pH=6的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为：HFeO4-+OH-═FeO42-+H2O
②从环境保护的角度看，制备高铁酸盐的较好方法为电解法．用铁片作阳极，NaOH溶液为电解质溶液，电解制备高铁酸钠，其电流效率可达到40%．写出阳极的电极反应式Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O
Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O．铁丝网电极是更理想的阳极材料，相同条件下，可将电流效率提高至70%以上，原因是铁丝网的接触面积更大．
若维持电流强度为5.0A，电解20min，理论上可生成Na2FeO41.7g．（己知：F=96500C/mol，答案保留两位有效数字）
8．下列有关实验操作的说法中，正确的是（　　）
A．乙烷中混有乙烯，通过盛有酸性KMnO4溶液的洗气瓶洗气除去乙烯
B．检验C2H5Cl中氯原子时，将C2H5Cl和NaOH溶液混合加热后，先加入稀硫酸酸化，再滴加硝酸银溶液
C．用无水乙醇和浓H2SO4共热至140℃可以制得乙烯气体
D．实验室制取乙炔时，常用饱和食盐水代替水

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