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【题目】硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。

(1)已知25℃时:O2(g)+S(s)=SO2(g)△H=一akJ/mol

O2(g)+2SO2(g)2S03(g)△H=-bkJ/mol

写出SO3(g)分解生成O2(g)与S(s)的热化学方程式:_______________________。

(2)研究SO2催化氧化生成SO3的反应,回答下列相关问题:

①甲图是SO2(g)和SO3(g)的浓度随时间的变化情况。反应从开始到平衡时,用SO2表示的平均反应速率为_________。

②在一容积可变的密闭容器中充入20molSO2(g)和10molO2(g),02的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图乙所示。则P1与P2的大小关系是P2_____P1(“>”“<”或“=”),A、B、C三点的平衡常数大小关系为______(用K、Kg、K。和“<”“>”或“=”表示)。

(3)常温下,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.5510-2Ka2=1.02×10-7。

①将SO2通入水中反应生成H2SO3。试计算常温下H2SO32H++S032-的平衡常数K=____。(结果保留小数点后两位数字)

②浓度均为0.1mol/L的Na2SO3、NaHSO3混合溶液中,=______________。

(4)往1L0.2mol/LNa2SO3溶液中加入等体积的0.1mol/L的CaCl2溶液,充分反应后(忽略溶液体积变化),溶液中c(Ca2+)=______。(已知,常温下Ksp(CaSO3)=1.28×10-9)

【答案】 SO3(g) O2(g) + S(s) ΔH=+(a+) kJ·mol-1 0.75mol·(L·min)-1; > KB >KA =Kc 1.58×10-9 或1.5 2.56×10-8mol. L-1

【解析】(1)已知:①O2(g)+S(s)═SO2(g)△H1=akJ/mol,

②O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)△H2=bkJ/mol,

所求反应方程式为:2SO3(g)3O2(g)+2S(s),该反应可由(①×2+②)得到,根据盖斯定律,反应的焓变为△H=(2△H1+△H2)=(2a+b)kJ/mol,故答案为:2SO3(g)3O2(g)+2S(s) △H=(2a+b)kJ/mol;

(2)①SO2催化氧化生成SO3的反应方程式为:O2(g)+2SO2(g)2SO3(g),SO2是反应物,随着反应的进行,浓度降低,SO3是生成物,随着反应的进行,浓度升高,根据图象,下降的是SO2,反应从开始到平衡,经历的时间为△t=10min,SO2的物质的量浓度改变量为9.01.5=7.5mol/L,根据反应关系,O2的物质的量浓度改变量为△c=7.5mol/L2=3.75mol/L,则用O2表示的平均反应速率为v(O2)=△c/△t=3.75mol/L/10min=0.375mol/(Lmin),故答案为:0.375mol/(Lmin);

②反应方程式为:O2(g)+2SO2(g)2SO3(g),随着反应的进行,气体分子数减小,体系压强降低,结合图象采用控制变量法分析,当温度相同时,增大体系压强,有利于化学反应平衡向正反应方向移动,反应物的转化率升高,因此增大压强,可以增大O2的平衡转化率,则P1与P2的大小关系是P1<P2,温度相同,化学平衡常数不改变,该反应的焓变小于0,因此反应是放热反应,降低温度有利于反应正向进行,则A. B.C三点的平衡常数大小关系为KA=KC<KB,故答案为:KA=KC<KB;

(3)①常温下H2SO32H++SO32的平衡常数K,根据多重平衡规则,反应的平衡常数K=c2(H+)c(SO32)/c(H2SO3)=Ka1Ka2=1.54×102×1.02×107=1.57×109故答案为:1.57×109;

②浓度均为0.1mol/L的Na2SO3、NaHSO3混合溶液,对于Na2SO3溶液,根据物料守恒:c(Na+)=2c(SO32)+2(HSO3)+2(H2SO3),对于NaHSO3溶液,根据物料守恒:c(Na+)=c(SO32)+(HSO3) +(H2SO3),对于浓度相同的Na2SO3、NaHSO3混合溶液,设混合溶液中有V1L Na2SO3、V2L NaHSO3,则混合溶液中,c(Na+)=(2×0.1V1+0.1V2)/V1+V2,c(SO32)+(HSO3)+(H2SO3)=(0.1V1+0.1V2)/(V1+V2),因此混合溶液中,c(Na+)/[c(SO23)+c(HSO3)+c(H2SO3)]=3/2,故答案为:32;

(4)1L 0.2mol/LNa2SO3溶液中加入span>0.1mol的CaCl2固体,充分反应后(忽略溶液体积变化),反应生成CaSO3,溶液中起始时,c(Ca2+)=0.1mol/L,c(SO32)=0.2mol/L,发生反应为Ca2++SO32═CaSO3,反应后,溶液中剩余c(SO32)=0.2mol/L0.1mol/L=0.1mol/L,则溶液中此时c(Ca2+)=Ksp(CaSO3)/c(SO32)=1.28×108mol/L,故答案为:1.28×108mol/L;

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