Question

7．硫及其化合物有廣泛應(yīng)用．
（1）硫酸生產(chǎn)過程中涉及以下反應(yīng)．已知25℃、l0l kPa時：
①2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（l）═2H₂SO₄（l）△H=-457kJ/mol
②SO₃（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（l）△H=-130kJ/mol
則SO₂催化氧化反應(yīng)中，每生成2mol SO₃（g）的△H=-197kJ•mol^-1．
（2）對于SO₂催化氧化反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）．
①甲圖是SO₂催化氧化反應(yīng)時SO₂（g）和SO₃（g）的濃度隨時間的變化情況．反應(yīng)從開始到達(dá)到平衡時，用O₂表示的平均反應(yīng)速率為0.0375mol/（L．min）．

②在一容積可變的密閉容器中充入20mol SO₂（g）和l0mol O₂（g），O₂的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度（T）、壓強(qiáng)（P）的變化如乙圖所示．則P₁與P₂的大小關(guān)系是P₁＜ P₂（填＞、=或＜）；A、B、C三點(diǎn)的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K_A=K_B＞K_C（用K_A、K_B、K_C和＞、=、＜表示）．
（3）工業(yè)生成硫酸過程中，通常用氨水吸收尾氣．
①如果相同物質(zhì)的量的SO₂與NH₃溶于水，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SO₂+NH₃+H₂O=NH₄⁺+HSO₃^-，得溶液中c（H⁺）-c（OH^-）=CD（填序號）．
A．c（SO₃^2-）-c（H₂SO₃）                  B．c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺）
C．c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺）          D．c（SO₃^2-）+c（NH₃H₂O）-c（H₂SO₃）
②工業(yè)上用足量氨水吸收硫酸工業(yè)廢氣．吸收SO₂后的堿性溶液還可用于Cl₂的尾氣處理，吸收Cl₂后的溶液仍呈強(qiáng)堿性，則吸收Cl₂后的溶液中一定存在的陰離子有OH^-和SO₄^2-、Cl^-．

Answer 1

分析 （1）①2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（l）═2H₂SO₄（l）△H=-457kJ•mol^-1
②SO₃（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（l）△H=-130kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①-②×2可得：2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）；
（2）①SO₂為反應(yīng)物，隨反應(yīng)進(jìn)行濃度減小，而SO₃為生成物，隨反應(yīng)進(jìn)行濃度增大，由v=$\frac{△c}{△t}$計算v（SO₃），再利用速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算v（O₂）；
②正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向移動，O₂的平衡轉(zhuǎn)化率增大；
平衡常數(shù)只受溫度影響，與壓強(qiáng)無關(guān)，溫度相同，則平衡常數(shù)相等，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減�。�
（3）①如果在25℃時，相同物質(zhì)的量的SO₂與NH₃溶于水，發(fā)生反應(yīng)：SO₂+NH₃+H₂O=NH₄HSO₃；
根據(jù)電荷守恒c（H⁺）+c（NH₄⁺）=c（OH^-）+c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-），由微粒守恒可知c（NH₃•H₂O）+c（NH₄⁺）=c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）；
②吸收SO₂后的堿性溶液，含亞硫酸鈉、NaOH，吸收Cl₂后的溶液仍呈強(qiáng)堿性，溶質(zhì)為硫酸鈉、NaCl、NaOH．

解答 解：（1）由①2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（l）═2H₂SO₄（l）△H=-457kJ•mol^-1
②SO₃（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（l）△H=-130kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①-②×2可得：2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H=-197kJ•mol^-1，
故答案為：-197；
（2）①SO₂為反應(yīng)物，隨反應(yīng)進(jìn)行濃度減小，而SO₃為生成物，隨反應(yīng)進(jìn)行濃度增大，由圖可知△c（SO₃）=0.75mol/L，則v（SO₃）=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/（L．min），速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，則v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（SO₃）=0.0375mol/（L．min），
故答案為：0.0375mol/（L．min）；
②由圖可知壓強(qiáng)P₂時氧氣轉(zhuǎn)化率更大，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向移動，O₂的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故氧氣P₁＜P₂；
平衡常數(shù)只受溫度影響，與壓強(qiáng)無關(guān)，A、B溫度相同，則平衡常數(shù)相等，C點(diǎn)溫度最高，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，故平衡常數(shù)K_A=K_B＞K_C，
故答案為：＜；K_A=K_B＞K_C；
（3）①如果在25℃時，相同物質(zhì)的量的SO₂與NH₃溶于水，發(fā)生反應(yīng)SO₂+NH₃+H₂O=NH₄HSO₃，反應(yīng)離子方程式為SO₂+NH₃+H₂O=NH₄⁺+HSO₃^-；
根據(jù)電荷守恒c（H⁺）+c（NH₄⁺）=c（OH^-）+c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-），所得溶液中c（H⁺）-c（OH^-）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）-c（NH₄⁺），
由微粒守恒可知c（NH₃•H₂O）+c（NH₄⁺）=c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-），則所得溶液中c（H⁺）-c（OH^-）=c（SO₃^2-）+c（NH₃•H₂O）-c（H₂SO₃），
故答案為：SO₂+NH₃+H₂O=NH₄⁺+HSO₃^-；CD；
②吸收SO₂后的堿性溶液，含亞硫酸鈉、NaOH，吸收Cl₂后的溶液仍呈強(qiáng)堿性，溶質(zhì)為硫酸鈉、NaCl、NaOH，則吸收Cl₂后的溶液中一定存在的陰離子有OH^-和SO₄^2-、Cl^-，故答案為：SO₄^2-、Cl^-．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡的計算，為高頻考點(diǎn)，把握圖象分析、濃度變化、蓋斯定律應(yīng)用、離子濃度關(guān)系為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．