Question

8．已知2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）反应过程的能量变化如图1所示．已知1mol SO₂（g）氧化为1mol SO₃的△H=-99kJ/mol．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，E的大小对该反应的反应热有无影响？
（2）图中△H=-198kJ/mol
（3）该反应通常用V₂O₅作催化剂，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为SO₂+V₂O₅=SO₃+2VO₂、4VO₂+O₂=2V₂O₅ ．
（4）某科研单位利用原电池原理，用SO₂和O₂来制备硫酸，装置如图2所示，电极A、B为多孔的材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．
①该原电池的B为负极（填“正极”、“负极”），其电极反应式为SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺．
②电解质溶液中H⁺通过质子膜向右（填“向左”“向右”、“不”）移动．
③电池总反应式为2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄ ．

Answer 1

分析 （1）A、C分别表示反应物总能量的生成物总能量，B为活化能，活化能的大小与反应热无关；
（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）本题为SO₂与O₂反应生成SO₃，SO₃再与水化合生成硫酸，根据硫酸的出口判断正负极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，原电池放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动．

解答 解：（1）因图中A、C分别表示反应物总能量、生成物总能量，B为活化能，反应热可表示为A、C活化能的大小之差，活化能的大小与反应热无关，
故答案为：反应物总能量；生成物总能量；无；
（2）因1mol SO₂（g）氧化为1mol SO₃的△H=-99kJ•mol^-1，所以2molSO₂（g）氧化为2molSO₃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）该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，正极上投放的气体是氧气，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，A极是正极，所以B极上的电极反应式为：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，原电池放电时，氢离子由负极B移向正极A，所以其电池反应式为：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，
①根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，B极上的电极反应式为：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：负极；SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺；
②原电池放电时，电解质溶液中H⁺通过质子膜由负极B移向正极A，向右移动，
故答案为：向右；
③正极A上氧气得电子和氢离子反应生成水，B电极反应为：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，极上的电极反应式为：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，所以其电池反应式为：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，
故答案为：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄ ；

点评 本题考查反应过程的能量变化图以及运用盖斯定律进行反应热的计算、原电池原理和电极反应书写、催化剂的催化原理等知识点，难度不大，注意活化能与反应热的关系．