Question

【題目】硫酰氯(SO2Cl2) 和亞硫酰氯(SOCl2) 均是重要的化工試劑，遇水發(fā)生劇烈反應(yīng)，常用作脫水劑。

已知:①SO2Cl2 (g)SO2(g)+Cl2(g) △H= +471.7kJ/mol; 平衡常數(shù)K1

②SO2(g) +Cl2(g) +SCl2(g)2SOCl2(g) △H=-477.3kJ/mol; 平衡常數(shù) K2

（1）反應(yīng)2SOCl2(g)SO2Cl2(g)+SCl2(g)的平衡常數(shù)K=_____(用K1、K2表示) 該反應(yīng)△H=_____kJ/mol。

（2）若在絕熱、恒容的密閉容器中，投入一定量的SO2Cl2(g)和SCl2(g)，發(fā)生反應(yīng)SO2Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g)，下列示意圖能說明t1時刻反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____(填序號)。

（3）為研究不同條件對反應(yīng)①的影響，在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2molSO2Cl2，10min后反應(yīng)①達(dá)到平衡。測得10min內(nèi)v(SO2)= 8.0×10-3mo1·L-1·min-1，則平衡時SO2Cl2的轉(zhuǎn)化率α1=_______。若其它條件保持不變，反應(yīng)①在恒壓條件下進(jìn)行，平衡時SO2Cl2的轉(zhuǎn)化率α2_____α1（填“>”、“<”或“=”）。若要增大SO2Cl2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施有______(列舉一種)。

（4）鋰亞硫酰氯(Li/SOCl2) 電池是一種大容量電池，該電池用鋰與石墨作電極材料，電解質(zhì)溶液是由四氯化鋁鋰(LiAlCl4) 溶解在亞硫酰氣(SOCl2)中形成的，其電池總反應(yīng)方程式為:8Li+3SOCl2＝6LiCl+Li2SO3+2S。

①寫出電池工作時正極的電極反應(yīng)式_____________；

②若用此電池做電源，以鉑作電極電解200mL 0.2mol.L-1CuSO4溶液，當(dāng)兩極各產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下896mL的氣體時，電池負(fù)極消耗鋰的質(zhì)量是______g。

Answer 1

【答案】 +5.6 bd 80% > 升高溫度或增大容器體積或減小壓強(qiáng) 3SOCl2+8e-==6Cl-+SO32-+2S 1.12

【解析】（1）由①+②可得，SO2Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g)，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= K1K2，△H=+471.7kJ/mol+（- 477.3kJ/mol）= -5.6 kJ/mol。因此，反應(yīng)2SOCl2(g)SO2Cl2(g)+SCl2的平衡常數(shù)K= ，該反應(yīng)△H= +5.6 kJ/mol。

（2）若在絕熱、恒容的密閉容器中，投入一定量的SO2Cl2(g)和SCl2(g)，發(fā)生反應(yīng)SO2Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g)，該反應(yīng)前后氣體的分子數(shù)不變，但是由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故在絕熱、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強(qiáng)會變大。正反應(yīng)速率受溫度和反應(yīng)物濃度兩個因素影響，t1時刻，圖a中不能說明正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，故不能說明達(dá)到平衡；圖b中t1時刻以后壓強(qiáng)不變，說明達(dá)到平衡；c圖中，各組分的濃度在t1時刻后仍在變化，所以t1時刻沒有達(dá)到平衡；d圖中，t1時刻以后反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不再變化了，說明達(dá)到平衡。所以能說明t1時刻反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是b和d。

（3）反應(yīng)①為SO2Cl2 (g)SO2(g)+Cl2(g) △H=+471.7kJ/mol，該反應(yīng)的正反應(yīng)是一個氣體分子數(shù)增大的吸熱反應(yīng)。在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2molSO2Cl2，10min后反應(yīng)①達(dá)到平衡。測得10min內(nèi)v(SO2)=8.0×10-3mo1.L-1.min-1，則平衡時SO2Cl2的變化量等于n(SO2)=10min2L8.0×10-3mo1.L-1.min-1=0.16mol，所以SO2Cl2的轉(zhuǎn)化率α1=80%.若其它條件保持不變，反應(yīng)①在恒壓條件下進(jìn)行，由于該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的方向，所以平衡時容器體積變大，相當(dāng)于對恒容的平衡狀態(tài)減壓（即增大容器體積），故SO2Cl2的轉(zhuǎn)化率變大，α2 >α1。若要增大SO2Cl2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施有升高溫度或增大容器體積（即減小壓強(qiáng)）。

（4）由題意及電池總反應(yīng)方程式8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S可知，該電池負(fù)極為鋰、正極為石墨。負(fù)極鋰失去電子被氧化，電極反應(yīng)式為8Li-8e- =8Li+，正極上SOCl2得到電子被還原為S。①電池工作時正極的電極反應(yīng)式3SOCl2+8e-==6Cl-+SO32-+2S；②若用此電池做電源，以鉑作電極電解200mL0.2mol.L-1CuSO4溶液，當(dāng)兩極各產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下896mL的氣體時，因為陽極的電極反應(yīng)產(chǎn)物只有氧氣（陰極產(chǎn)物有銅和氫氣），則陽極上產(chǎn)生896mL的氧氣，這些氧氣的物質(zhì)的量為0.04mol，所以電路中一定通過了0.16mol e-。由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，電池負(fù)極消耗鋰0.16mol，所以消耗鋰的質(zhì)量是0167g=1.12g。