Question

恒温恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图1所示．

已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol．
请回答下列问题：
（1）写出能表示硫燃烧的热化学方程式：

 

．
（2）△H₂=

 

．
（3）恒容条件下，下列措施中能使n（SO₃）/n（SO₂）增大的有

 

．
a．升高温度                                          b．充入He气
c．再充入1mol SO₂（g）和1mol O₂（g）                   d．使用催化剂
（4）某SO₂（g）和O₂ （g）体系，时间t₁达到平衡后，改变某一外界条件，反应速率v与时间t的关系如图2所示，若不改变SO₂（g）和O₂ （g）的量，则图中t₄时引起平衡移动的条件可能是

 

；图中表示平衡混合物中SO₃的含量最高的一段时间是

 

．
（5）工业排放大量的SO₂气体严重污染空气，有学者想利用以下的电化学原理除去SO₂的污染，同时生产有用物质．
①用惰性电极电解SO₂水溶液：H₂SO₃

通电  .

O₂↑+S↓+H₂O，装置如图3所示，a极连接电源的

 

（填“正极”或“负极”）b电极的电极反应式

 

，不考虑溶液体积的变化，电解槽右池的pH将

 

（填“上升”、“降低”或“不变”）
②如图4所示装置用原电池原理将SO₂转化为重要的化工原料．其负极的反应式为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量；
（2）根据热化学方程式：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1计算；
（3）根据平衡移动判断；
恒温恒容时，开始为1molSO₂和2molO₂ 与开始为1molSO₂和1molO₂ 相比，开始为1molSO₂和2molO₂ 的SO₂转化率高；
（4）t₂～t₃段正逆速率都加快，且v（正）＞v（逆），平衡正向移动，t₄～t₅段正逆速率都加快，且v（正）＜v（逆），平衡逆向移动，该反应为体积减小的放热反应，若升高温度，平衡逆向移动，若增大压强，平衡正向移动，故t₂～t₃段为增大压强，t₄～t₅段为升高温度，t₂～t₃段为增大压强后，平衡正向移动，SO₃的含量升高，至t₃～t₄平衡时含量达最高；
（5）依据电池反应负极是失去电子，发生氧化反应，阳极上是氢氧根离子失电子生成氧气的反应，据此解答即可．

解答： 解：（1）燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量，所以，硫的物质的量为1mol．由图1可知1molS（s）完全燃烧放出的热量为297KJ，所以，硫的燃烧热的热化学方程式S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297 kJ?mol^-1，故答案为：S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297 kJ?mol^-1
（2）由由图1可知，参加反应的n（SO₂）=1mol-0.2mol=0.8mol，根据热化学方程式：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1；可知，△H₂=0.4△H=0.4×（=-196.6KJ?mol^-1）=-78.64kJ?mol^-1，故答案为：-78.64kJ?mol^-1；
（3）a、反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，n（SO₃）减小，n（SO₂）增大，n（SO₃）/n（SO₂）减小，故a错误；
b、恒容条件下，充入氦气，反应混合物浓度不变，平衡不移动，n（SO₃）/n（SO₂）不变，故b错误；
c、再充入1molSO₂（g）和1molO₂ （g），等效为Ⅱ压强增大一倍，平衡正向移动，n（SO₃）/n（SO₂）增大，故c正确；
d、使用催化剂，加快反应，平衡不移动，n（SO₃）/n（SO₂）不变，故d错误，故答案为：c；
（4）t₂～t₃段正逆速率都加快，且v（正）＞v（逆），平衡正向移动．t₄～t₅段正逆速率都加快，且v（正）＜v（逆），平衡逆向移动．该反应为体积减小的放热反应，若升高温度，平衡逆向移动，若增大压强，平衡正向移动，故t₂～t₃段为增大压强，t₄～t₅段为升高温度；t₂～t₃段为增大压强后，平衡正向移动，SO₃的含量升高，至t₃～t₄平衡时含量达最高，故答案为：升高温度；t₃～t₄；
（5）①电池反应阳极上是氢氧根离子失电子生成氧气的反应，电极反应为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，亚硫酸在阴极被还原为硫单质阴极，依据电极反应方程式判断得出，随着反应的进行，pH值降低，故答案为：负极；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；降低；
②二氧化硫失去电子生成硫酸根，电极方程式为：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺．

点评：本题考查热化学方程式、化学平衡、电化学知识等，综合性高，难度大，关键在于读图获取信息，培养学生分析问题解决问题能力．