Question

14．已知下列热化学反应方程式：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-24.8kJ/mol①
3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H=-47.2kJ/mol②
Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g）：

请回答下列问题：
（1）写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式：S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297 KJ•mol^-1．
（2）△H₂=-78.64kJ•mol^-1．
（3）恒温恒容时，1mol SO₂和2mol O₂充分反应，放出热量的数值比|△H₂|大（填“大”、“小”或“相等”）．
（4）将Ⅲ中的混合气体通入足量的NaOH溶液中消耗NaOH的物质的量为2mol，若溶液中发生了氧化还原反应，则该过程的离子方程式为2SO₂+O₂+4OH^-═2SO₄^2-+2H₂O．
（5）向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：（甲）2mol SO₂ 和1mol O₂；（乙） 1mol SO₂ 和0.5mol O₂；（丙） 2mol SO₃；恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是B
A．容器内压强p：p_甲=p_丙＞2p_乙        B．SO₃的质量m：m_甲=m_丙＞2m_乙
C．c（SO₂）与c（O₂）之比k：k_甲=k_丙＞k_乙   D．反应放出或吸收热量的数值Q：Q_甲=Q_丙＞2Q_乙
（6）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升高温度；图中表示平衡混合物中SO₃的含量最高的一段时间是t₃～t₄．
（7）各阶段平衡时对应的平衡常数如表所示：

t1～t2	t3～t4	t5～t6	t6～t7
K1	K2	K3	K4

K₁、K₂、K₃、K₄之间的关系为K₄=K₃＜K₂=K₁．

Answer 1

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）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）反应最后得到硫酸钠，根据钠原子、硫原子原子守恒计算；
（5）恒温恒容，甲与乙起始n（SO₂）：n（O₂）=2：1，甲等效为在乙的基础上增大一倍压强，平衡向正反应移动，故甲中转化率增大；丙按化学计量数转化到左边可得n（SO₂）=2mol，n（O₂）=1mol，与甲为等效平衡，平衡时对应各组分的物质的量相等，据此结合选项解答；
（6）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；
（7）根据K只与温度有关，温度增大，K减小．

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）恒温恒容时，开始为1molSO₂和2molO₂ 与开始为1molSO₂和1molO₂ 相比，增大氧气的浓度，平衡正向移动，所以开始为1molSO₂和2molO₂ 的SO₂转化率高，放出热量的数值比|△H₂|大．
故答案为：大；
（4）反应最后得到硫酸钠，根据钠原子、硫原子原子守恒，n（NaOH）=2n（S）=2×（0.2+0.8）mol=2mol．
若发生氧化还原反应，则是SO₂被O₂氧化，离子方程式为2SO₂+O₂+4OH^-═2SO₄^2-+2H₂O．
故答案为：2mol；2SO₂+O₂+4OH^-═2SO₄^2-+2H₂O；
（5）A、甲与丙为等效平衡，平衡时对应各组分的物质的量相等，故压强P_甲=P_丙，甲等效为在乙的基础上增大一倍压强，平衡向正反应移动，故P_乙＜P_甲＜2P_乙，故P_甲=P_丙＜2P_乙，故A错误；
B、甲与丙为等效平衡，平衡时对应各组分的物质的量相等，故质量m_甲=m_丙，乙等效为在甲到达平衡的基础上，再减少1mol SO₂和0.5mol O₂，减小压强，平衡向逆反应移动，SO₂转化率减小，则SO₃的质量m_甲＞2m_乙，故m_甲=m_丙＞2m_乙，故B正确；
C、对于甲、乙，SO₂、O₂起始物质的量之比等于化学计量数之比，c（SO₂）与c（O₂）之比为定值2：1，丙为分解反应，丙中c（SO₂）与c（O₂）之比为2：1，故k_甲=k_丙=k_乙=2，故C错误；
D、甲与丙为等效平衡，平衡时对应各组分的物质的量相等，故Q_甲+Q_丙=197，甲等效为在乙的基础上减小一半压强，平衡向逆反应移动，SO₂转化率减小，故Q_甲=197-Q_丙＞2Q_乙，故D错误；
故选B；
（6）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，所以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；
（7）由（4）的分析可知t₂～t₃段为增大压强，则K₂=K₁；t₄～t₅段为升高温度，则K₃＜K₂；所以K₄=K₃＜K₂=K₁；
故答案为：K₄=K₃＜K₂=K₁．

点评 本题考查了化学平衡移动与计算、反应热知识、等效平衡等，难度较大，注意理解等效平衡等，关键在于读图获取信息，培养学生分析问题解决问题能力．