题目内容

5.2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示.已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3(g)的△H=-99kJ•mol-1.
请回答下列问题:
(1)图中A、C分别表示反应物总能量、生成物总能量,
(2)图中△H=-198kJ•mol-1;
(3)V2O5的催化循环机理可能为:V2O5氧化SO2时,自身被还原为四价钒化合物;四价钒化合物再被氧气氧化.写出该催化循环机理的化学方程式:SO2+V2O5=SO3+2VO2 4VO2+O2=2V2O5.
(4)在一定条件下,向体积为2L的容器中加入2mol O2和3mol SO2进行可逆反应:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),2min后测得O2的物质的量为1.6mol,则:若用O2的浓度变化来表示该反应的反应速率,则V(O2)=0.1mol/(L.min);若用SO3的浓度变化来表示该反应的反应速率,则V(SO3)=0.2mol/(L.min).
(5)已知单质硫的燃烧热为296kJ•mol-1,写出由S(s)生成3mol SO3(g)的热化学方程式(要求写出简单计算过程).(已知燃烧热是指25℃、101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量)

分析 (1)根据A、C分别表示反应物总能量、生成物总能量,B为活化能,活化能的大小与反应热无关,解答;
(2)根据参加反应SO2的物质的量之比等于对应的△H之比;
(3)V2O5氧化SO2时,自己被还原为四价钒化合物,还生成三氧化硫;四价钒化合物再被氧气氧化生成V2O5;
(4)依据信息计算2min后氧气浓度变化量,依据V=$\frac{△c}{△t}$计算V(O2),同一反应中,反应速率之比等于其计量数之比,据此计算V(SO3);
(5)依据燃烧热的概念和热化学方程式,结合盖斯定律计算得到.

解答 解:(1)因图中A、C、E分别表示反应物总能量、生成物总能量;
故答案为:反应物总能量;生成物总能量;
(2)因1mol SO2(g)氧化为1mol SO3的△H=-99kJ•mol-1,所以2mol SO2(g)氧化为2mol SO3的△H=-198kJ•mol-1,
则2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)△H=-198kJ•mol-1,
故答案为:-198; 
(3)V2O5氧化SO2时,自己被还原为四价钒化合物,还生成三氧化硫;四价钒化合物再被氧气氧化生成V2O5,该催化循环机理的化学方程式为SO2+V2O5═SO3+2VO2、4VO2+O2═2V2O5,
故答案为:SO2+V2O5=SO3+2VO2;4VO2+O2=2 V2O5 ;
(4)依据信息计算2min后氧气浓度变化量:$\frac{2mol-1.6mol}{2L}$=0.2mol/L,则V(O2)=$\frac{0.2mol/L}{2min}$=0.1mol/(L.min); 
同一反应中,反应速率之比等于其计量数之比,故V(O2):V(SO3)=0.1mol/(L.min):V(SO3)=1:2;
解得:V(SO3)=0.2 mol/(L.min);
故答案为:0.1mol/(L.min); 0.2mol/(L.min);
(5)单质硫的燃烧热为296kJ•mol-1,热化学方程式为:①S(s)+O2(g)=SO2(g)△H1=-296 KJ•mol-1,已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3的△H=-99kJ•mol-1.热化学方程式为②SO2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)?SO3(g)△H2=-99 KJ•mol-1 ;依据盖斯定律,②+①得到:③S(s)+$\frac{3}{2}$O2(g)=SO3(g)△H=(△H1+△H2)KJ/mol═-395KJ•mol-1;计算由S(s)生成3molSO3(g)③×3得到:3S(s)+$\frac{9}{2}$O2(g)=3SO3(g)△H=3(△H1+△H2)=-1185 KJ•mol-1,
答:3 S(s)+$\frac{9}{2}$O2(g)=3SO3(g)△H=3(△H1+△H2)=-1185 KJ•mol-1.

点评 本题为综合题,考查了反应热的计算、热化学方程式、化学方程式的书写,反应速率的计算,明确盖斯定律计算反应热的方法、熟悉反应速率定义及计算方法是解题关键,注意活化能与反应热的关系,题目难度中等.

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