Question

工业上生产硫酸时，将SO₂氧化为SO₃是关键一步．
（1）某温度下，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1．开始时在10L的密闭容器中加入4.0mol SO₂（g）和5.0molO₂（g），当反应达到平衡时共放出热量196kJ，该温度下平衡常数K=

 

．
（2）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSO₂和1molO₂，发生下列反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）达到平衡后改变下述条件，SO₂、O₂、SO₃气体平衡浓度都比原来增大的是

 

．
A．保持温度和容器体积不变，充入2mol SO₃
B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N₂
C．保持温度和容器体积不变，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂
D．保持温度和容器内压强不变，充入1mol SO₃
E．升高温度    
F．移动活塞压缩气体
（3）某人设想以如图所示装置用电化学原理生产硫酸，写出通入SO₂的电极的电极反应式：

 

．
（4）在0.1mol?L^-1的（NH₄）₂SO₄溶液中，离子浓度由大到小的顺序是

 

．

Answer 1

考点：用化学平衡常数进行计算,原电池和电解池的工作原理,化学平衡的影响因素,离子浓度大小的比较

专题：

分析：（1）依据化学平衡三段式列式计算得到；
（2）根据平衡移动的方向判断；
（3）原电池负极发生氧化反应，SO₂被氧化生成SO₄^2-；
（4）硫酸铵溶液中铵根离子水解溶液呈酸性，依据离子浓度大小分析；

解答： 解：（1）某温度下，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1．开始时在10L的密闭容器中加入4.0mol SO₂（g）和5.0mol O₂（g），当反应达到平衡时共放出热量196kJ，消耗二氧化硫物质的量为：

196

98

=2mol，平衡三段式得到
            2 SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H=-196kJ?mol^-1．
起始量（mol） 4        5        0
变化量（mol） 2        1        2            196KJ
平衡量（mol） 2        4        2
该温度下平衡常数K=

[SO3]2

[SO2]2?[O2]

=

( 2mol 10L )2

( 2mol 10L )2× 4mol 10L

=2.5L/mol
故答案为：2.5L/mol；
（2）A．保持温度和容器体积不变，充入2mol SO₃，平衡向逆反应分析移动，则SO₂、O₂、SO₃气体平衡浓度都比原来增大，故A正确；
B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N₂，对平衡移动没有影响，各物质的浓度不变，故B错误；
C．保持温度和容器体积不变，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂，平衡向正反应方向移动，则SO₂、O₂、SO₃气体平衡浓度都比原来增大，故C正确；
D．保持温度和容器内压强不变，充入1mol SO₃，处于等效平衡状态，浓度不变，故D错误；
E．升高温度，平衡向逆反应分析移动，SO₃的浓度减小，故E错误；
F．移动活塞压缩气体，体积减小，各物质的浓度都增大，故F正确．
故答案为：A、C、F；
（3）原电池负极发生氧化反应，SO₂被氧化生成SO₄^2-，负极电极反应式为SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；
（4）在0.1mol?L^-1的（NH₄）₂SO₄溶液中，硫酸铵溶液中铵根离子水解溶液呈酸性，离子浓度由大到小的顺序是c（NH₄⁺）＞c （SO₄^2-）＞c （H⁺）＞c （OH^-）；
故答案为：c（NH₄⁺）＞c （SO₄^2-）＞c （H⁺）＞c （OH^-）；

点评：本题考查了化学平衡的分析判断，平衡常数的计算应用，原电池原理的应用，溶液中离子浓度大小比较，平衡影响因素的分析判断是解题关键，题目难度中等．