题目内容
黄铁矿（FeS2，其中S为-1价）是工业生产硫酸的重要原料．FeS2在高温下与氧气反应：3FeS2+8O2
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（1）若有1mol FeS2参加反应，转移电子的物质的量为
（2）硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2（g）+O2（g）
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已知T℃时，SO2的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如图．根据图回答下列问题：
①T℃时，将2.0mol SO2和1.0mol O2置于10L密闭恒容反应器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa，计算该反应的平衡常数（写出计算过程，计算结果保留两位有效数字）：
②T℃时，平衡由A点变到B点时，平衡常数K（A）
③已知1g二氧化硫完全反应生成气态三氧化硫，放出热量1.536kJ，则上述反应的反应热△H=
（3）某科研小组利用原电池原理，用SO2、O2和H2O来制备硫酸，装置如图，电极A、B为多孔的材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．请问：
①B电极的电极反应为
②溶液中H+的移动方向是由
考点：转化率随温度、压强的变化曲线,氧化还原反应,原电池和电解池的工作原理
专题：基本概念与基本理论
分析：（1）3FeS2+8O2
6SO2+Fe3O4中，Fe、S元素的化合价升高，O元素的化合价降低；
（2）①根据图象可知，体系总压强为0.10MPa时，二氧化硫的转化率为0.8，据此利用化学平衡三段式列式计算该反应的化学平衡常数；
②由于A、B两点的温度相同，所以化学平衡常数相同；
③1g二氧化硫完全反应生成气态三氧化硫，放出热量1.536kJ，2mol二氧化硫的质量为128g，据此计算出上述反应的反应热△H；
（3）本题为SO2与O2反应生成SO3，SO3再与水化合生成硫酸，根据硫酸的出口判断正负极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，原电池放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动．
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（2）①根据图象可知，体系总压强为0.10MPa时，二氧化硫的转化率为0.8，据此利用化学平衡三段式列式计算该反应的化学平衡常数；
②由于A、B两点的温度相同，所以化学平衡常数相同；
③1g二氧化硫完全反应生成气态三氧化硫，放出热量1.536kJ，2mol二氧化硫的质量为128g，据此计算出上述反应的反应热△H；
（3）本题为SO2与O2反应生成SO3，SO3再与水化合生成硫酸，根据硫酸的出口判断正负极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，原电池放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动．
解答：
解：（1）3FeS2+8O2
6SO2+Fe3O4中，Fe、S元素的化合价升高，O元素的化合价降低，3mol FeS2参加反应，由O元素的化合价变化可知，转移的电子为8mol×2×（2-0）=32mol，则1molFeS2参加反应转移的电子的物质的量为：
≈10.7mol，
故答案为：10.7mol；
（2）①由图1可知：体系总压强为0.10MPa，α（SO2）=0.8，则：
2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g）
起始浓度：0.20 0.10 0.0 mol?L-1
转化浓度：0.16 0.08 0.16 mol?L-1
平衡浓度：0.04 0.02 0.16 mol?L-1
K=
=
=8.0×102，
故答案为：8.0×102；
②T℃时，平衡由A点变到B点时，温度不变，所以化学平衡常数不变，即K（A）=K（B），故答案为：=
③2mol二氧化硫的质量为128g，完全燃烧128g二氧化硫生成气态三氧化硫放出的热量为：1.536kJ/g×128g≈196.6kJ，所以反应2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g）的反应热△H=-196.6kJ?mol-1，
故答案为：-196.6kJ?mol-1；
（3）①该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，正极上投放的气体是氧气，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，A极是正极，所以B极上的电极反应式为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，原电池放电时，氢离子由负极B移向正极A，
故答案为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；
②原电池放电时，氢离子移动方向与正极移动，所以溶液中氢离子由负极B移向正极A，
故答案为：B；A．
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| 32mol |
| 3 |
故答案为：10.7mol；
（2）①由图1可知：体系总压强为0.10MPa，α（SO2）=0.8，则：
2SO2（g）+O2（g）
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| △ |
起始浓度：0.20 0.10 0.0 mol?L-1
转化浓度：0.16 0.08 0.16 mol?L-1
平衡浓度：0.04 0.02 0.16 mol?L-1
K=
| c(SO3)2 |
| c(SO2)2?c(O2) |
| 0.162 |
| 0.042×0.02 |
故答案为：8.0×102；
②T℃时，平衡由A点变到B点时，温度不变，所以化学平衡常数不变，即K（A）=K（B），故答案为：=
③2mol二氧化硫的质量为128g，完全燃烧128g二氧化硫生成气态三氧化硫放出的热量为：1.536kJ/g×128g≈196.6kJ，所以反应2SO2（g）+O2（g）
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故答案为：-196.6kJ?mol-1；
（3）①该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，正极上投放的气体是氧气，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，A极是正极，所以B极上的电极反应式为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，原电池放电时，氢离子由负极B移向正极A，
故答案为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；
②原电池放电时，氢离子移动方向与正极移动，所以溶液中氢离子由负极B移向正极A，
故答案为：B；A．
点评：本题考查化学平衡的有关计算、氧化还原反应、原电池原理，题目难度中等，要求学生掌握化学平衡常数的概念及计算方法，明确原电池放电时，电解质溶液中阴阳离子的移动方向，为易错点．
练习册系列答案
53天天练系列答案
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