Question

（Ⅰ）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反应过程的能量变化如图1所示．请回答下列问题：

（1）图中A表示

 

．
（2）E的大小对该反应的焓变有无影响？

 

．该反应通常用V₂O₅作催化剂，加V₂O₅会使图中B点升高还是降低？

 

．
（3）某温度下，向1L密闭容器中开始充入2molSO₂和1molO₂，在V₂O₅催化剂存在时反应达到平衡，压强减小为开始时的

7

10

；如在相同温度下，在同等体积的密闭容器中充入2mol的SO₃，也在V₂O₅催化剂存在时反应达到平衡，求此温度下反应2SO₃（g）?2SO₂ （g）+O₂（g）的平衡常数（写出计算过程）
（Ⅱ）化学试剂的生产和电镀工业排放的废水中常含有20～100mg．L^-1Cr（Ⅵ），饮用含Cr（Ⅵ）的水会损害人的肠胃等，已知Cr（Ⅲ）的毒性是Cr（Ⅵ）的0.5%，国家规定工业废水含Cr（Ⅵ）的量排放标准为0.1mg．L^-1．工业上常用化学法和电解法处理含Cr（Ⅵ）废水，再将Cr（Ⅲ）转化成沉淀除去，某研究性学习小组为研究废水的净化，设计了如下实验流程：

（1）配平第①步反应的离子方程式：

 

Cr₂O₇^2-+

 

Fe²⁺+

 

H⁺═

 

Cr³⁺+

 

Fe³⁺+

 

 

（2）第②步中用PH试纸测定溶液PH的操作是：

 

（3）设计一个电解装置也可以实现上述目的，装置如图2（用铁棒和石墨作电极）：
电极材料：c为：

 

电极反应：d极：

 

．

Answer 1

考点：反应热和焓变,氧化还原反应方程式的配平,化学平衡的计算,电解原理

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题

分析：（Ⅰ）（1）根据图形分析结合能量高低进行判断；
（2）催化剂只改变反应的活化能不改变平衡，反应的焓变只与起始和终了物质的能量有关；催化剂降低反应所需的活化能；
（3）列三段式，根据压强变化关系，求出平衡时各物质的浓度，再求出平衡常数；
（II）（1）反应中Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，Cr元素化合价由+6价降低为+3价，共降低6价．Fe²⁺→Fe³⁺，Fe元素的化合价由+2价升高为+3价，共升高1价，化合价升降最小公倍数为6，故Cr₂O₇^2-的系数为1，Fe²⁺的系数为6，再结合原子守恒、电荷守恒确定缺项物质，配平其它物质系数；
（2）测定溶液PH的操作时注意试纸不能湿润，变色后与标准比色卡比较；
（3）由电流的流向可知，c为阳极、d为阴极，需要提供Fe²⁺离子，故Fe应做阳极；阴极氢离子放电生成氢气．

解答： 解：（Ⅰ）（1）根据图形分析可知图中A表示反应物总能量，
故答案为：反应物总能量；
（2）反应的焓变只与起始和终了物质的能量有关，与活化能无关；加入能降低反应所需的活化能，
故答案为：无；降低；
（3）设平衡时反应生成SO₃的物质的量为2x mol
             2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
开始量       2mol            1mol                 0
反应转化量   2x mol          x mol                2x  mol
平衡量     （2-2x）mol    （1-x）mol              2x  mol

P平衡

P开始

=

n   平衡

n开始

7 10 P开始

P开始

=

3-x

3

，解得x=0.9 mol    
同等条件下开始加入2molSO₃与开始加入2molSO₂、1molO₂是相当的，属于等效平衡，平衡时各物质的浓度相等，K=

C2(SO2)?C(O2)

C2(SO3)

=

( 2mol-0.9mol×2 1L )2?( 1mol-0.9mol 1L )

( 0.9mol×2 1L )2

=

1

810

mol?L-1，
所以反应2SO₃（g）?2SO₂ （g）+O₂（g）  的平衡常数：

1

80

mol?L^-1，
答：此温度下反应2SO₃（g）?2SO₂ （g）+O₂（g）的平衡常数：

1

80

mol?L^-1；
（II）（1）反应中Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，Cr元素化合价由+6价降低为+3价，共降低6价．Fe²⁺→Fe³⁺，Fe元素的化合价由+2价升高为+3价，共升高1价，化合价升降最小公倍数为6，故Cr₂O₇^2-的系数为1，Fe²⁺的系数为6，根据原子守恒Cr³⁺的系数为2，Fe³⁺的系数为6，由电荷守恒可知H⁺的系数为14，由H、O原子是之比为2：1，故缺项物质为H₂O，其系数为7，配平后方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案为：1；6；14；2；6；7H₂O；
（2）PH试纸测定溶液PH的操作为：将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照，确定PH值；
故答案为：将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照，确定PH值；
（3）由电流的流向可知，c为阳极、d为阴极，需要提供Fe²⁺离子，故Fe应做阳极，及c电极材料为铁棒；阴极氢离子放电生成氢气，阴极电极反应式为：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，
故答案为：铁棒；2H⁺+2e^-=H₂↑．

点评：本题考查了化学反应中能量的变化、化学平衡常数的计算、氧化还原反应配平、电解原理的应用等，涉及的知识点较多，属于反应原理的应用的考查，题目难度中等．