Question

黃鐵礦（FeS₂，其中S為-1價）是工業(yè)生產(chǎn)硫酸的重要原料．FeS₂在高溫下與氧氣反應(yīng)：3FeS₂+8O₂

高溫  .

6SO₂+Fe₃O₄
（1）若有1mol FeS₂參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

．
（2）硫酸生產(chǎn)中，SO₂催化氧化生成SO₃：2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑  .

2SO₃（g）△H．
已知T℃時，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與體系總壓強（P）的關(guān)系如圖．根據(jù)圖回答下列問題：
①T℃時，將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L密閉恒容反應(yīng)器中，反應(yīng)達平衡后，體系總壓強為0.10MPa，計算該反應(yīng)的平衡常數(shù)（寫出計算過程，計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）：

 

．
②T℃時，平衡由A點變到B點時，平衡常數(shù)K（A）

 

K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．
③已知1g二氧化硫完全反應(yīng)生成氣態(tài)三氧化硫，放出熱量1.536kJ，則上述反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=

 

．（保留小數(shù)點后一位）
（3）某科研小組利用原電池原理，用SO₂、O₂和H₂O來制備硫酸，裝置如圖，電極A、B為多孔的材料，能吸附氣體，同時也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸．請問：
①B電極的電極反應(yīng)為

 

；
②溶液中H⁺的移動方向是由

 

極池到

 

極池（填A(yù)、B）．

Answer 1

考點：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化曲線,氧化還原反應(yīng),原電池和電解池的工作原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）3FeS₂+8O₂

高溫  .

6SO₂+Fe₃O₄中，F(xiàn)e、S元素的化合價升高，O元素的化合價降低；
（2）①根據(jù)圖象可知，體系總壓強為0.10MPa時，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為0.8，據(jù)此利用化學(xué)平衡三段式列式計算該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)；
②由于A、B兩點的溫度相同，所以化學(xué)平衡常數(shù)相同；
③1g二氧化硫完全反應(yīng)生成氣態(tài)三氧化硫，放出熱量1.536kJ，2mol二氧化硫的質(zhì)量為128g，據(jù)此計算出上述反應(yīng)的反應(yīng)熱△H；
（3）本題為SO₂與O₂反應(yīng)生成SO₃，SO₃再與水化合生成硫酸，根據(jù)硫酸的出口判斷正負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，原電池放電時，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動．

解答： 解：（1）3FeS₂+8O₂

高溫  .

6SO₂+Fe₃O₄中，F(xiàn)e、S元素的化合價升高，O元素的化合價降低，3mol FeS₂參加反應(yīng)，由O元素的化合價變化可知，轉(zhuǎn)移的電子為8mol×2×（2-0）=32mol，則1molFeS₂參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為：

32mol

3

≈10.7mol，
故答案為：10.7mol；
（2）①由圖1可知：體系總壓強為0.10MPa，α（SO₂）=0.8，則：
         2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑 .

△

2SO₃（g）
起始濃度：0.20     0.10      0.0    mol?L^-1
轉(zhuǎn)化濃度：0.16     0.08      0.16   mol?L^-1
平衡濃度：0.04     0.02      0.16   mol?L^-1
K=

c(SO3)2

c(SO2)2?c(O2)

=

0.162

0.042×0.02

=8.0×10²，
故答案為：8.0×10²；
②T℃時，平衡由A點變到B點時，溫度不變，所以化學(xué)平衡常數(shù)不變，即K（A）=K（B），故答案為：=
③2mol二氧化硫的質(zhì)量為128g，完全燃燒128g二氧化硫生成氣態(tài)三氧化硫放出的熱量為：1.536kJ/g×128g≈196.6kJ，所以反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑  .

2SO₃（g）的反應(yīng)熱△H=-196.6kJ?mol^-1，
故答案為：-196.6kJ?mol^-1；
（3）①該原電池中，負(fù)極上失電子被氧化，所以負(fù)極上投放的氣體是二氧化硫，二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，正極上投放的氣體是氧氣，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，根據(jù)硫酸和水的出口方向知，B極是負(fù)極，A極是正極，所以B極上的電極反應(yīng)式為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，原電池放電時，氫離子由負(fù)極B移向正極A，
故答案為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺；
②原電池放電時，氫離子移動方向與正極移動，所以溶液中氫離子由負(fù)極B移向正極A，
故答案為：B；A．

點評：本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計算、氧化還原反應(yīng)、原電池原理，題目難度中等，要求學(xué)生掌握化學(xué)平衡常數(shù)的概念及計算方法，明確原電池放電時，電解質(zhì)溶液中陰陽離子的移動方向，為易錯點．