Question

5．在硫酸工業(yè)中，SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是一個(gè)關(guān)鍵步驟
（1）SO₂有氧化性又有還原性，還有漂白性，將SO₂通入酸性KMnO₄溶液中，溶液褪色，SO₂表現(xiàn)還原性，其中氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為2：5（已知KMnO₄酸性條件下的還原產(chǎn)物為Mn²⁺）
（2）某溫度下，SO₂（g）=$\frac{1}{2}$O₂（g）?SO₃（g）△H=-98kJ/mol，開始時(shí)在100L的密閉容器中加入4.0molSO₂和10.0molO₂，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)放出熱量196kJ，該溫度下平衡常數(shù)K=K=$\frac{c（S{O}_{3}）}{c（S{O}_{2}）×{c}^{\frac{1}{2}}（{O}_{2}）}$=3.33（寫出表達(dá)式并計(jì)算）
（3）下列關(guān)于2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196KJ/mol反應(yīng)的圖象中，錯(cuò)誤的是C

（4）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2molSO₂和1molO₂，發(fā)生下列反應(yīng)：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），達(dá)到平衡后改變下述條件，SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大的是ACE（填字母）
A．保持溫度和容器體積不變，充入2molSO₃
B．保持溫度和容器體積不變，充入2molN₂
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5molSO₂和0.25molO₂
D．保持容器體積不變，升高混合氣體溫度
E．移動(dòng)活塞壓縮氣體
（5）某人設(shè)想以如圖裝置生產(chǎn)硫酸，寫出a電極的電極反應(yīng)式SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺檢驗(yàn)SO₄^2-的具體操作為取少量溶液于試管中加入鹽酸，無明顯現(xiàn)象，再加入BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀說明溶液中含SO₄^2-．

Answer 1

分析 （1）SO₂氣體通入酸性KMnO₄中，酸性KMnO₄褪色，高錳酸鉀中錳元素是最高價(jià)具有氧化性，二氧化硫具有還原性；Mn元素化合價(jià)由+7價(jià)降低到+2價(jià)，化合價(jià)變化5價(jià)，S元素化合價(jià)由+4價(jià)升高到+6價(jià)，化合價(jià)變化2價(jià)，氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑得失電子數(shù)目相等；
（2）根據(jù)方程式的熱量計(jì)算參加反二氧化硫物質(zhì)的量，計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（S{O}_{3}）}{c（S{O}_{2}）×{c}^{\frac{1}{2}}（{O}_{2}）}$計(jì)算；
（3）A．升高溫度，平衡逆向移動(dòng)；
B．升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，三氧化硫的含量降低；
C．升高溫度，加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量降低；
D．增大壓強(qiáng)，加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量增大；
（4）SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，如體積不變，則各種物質(zhì)的物質(zhì)的量都增大，如體積變化，各種物質(zhì)的濃度都增大，則應(yīng)縮小體積；
（5）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂被氧化生成SO₄^2-；鋇離子和硫酸根離子生成硫酸鋇白色沉淀，據(jù)此檢驗(yàn)硫酸根離子．

解答 解：（1）SO₂氣體通入酸性KMnO₄中，酸性KMnO₄褪色，高錳酸鉀中錳元素是最高價(jià)具有氧化性，二氧化硫具有還原性；Mn元素化合價(jià)由+7價(jià)降低到+2價(jià)，化合價(jià)變化5價(jià)，S元素化合價(jià)由+4價(jià)升高到+6價(jià)，化合價(jià)變化2價(jià)，氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑得失電子數(shù)目相等，則氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為2：5，
故答案：還原；2：5；
（2）在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0molO₂（g），當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出熱量196kJ，則消耗SO₂ 為$\frac{196kJ}{98kJ/mol}$=2mol，
         SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?SO₃（g）
起始mol）：4.0  10.0   0
轉(zhuǎn)化（mol）：2.0  1.0    2
平衡（mol）：2.0  9.0    2
則平衡時(shí)，c（SO₂）=0.02mol/L，c（O₂）=0.09mol/L，c（SO₃）=0.02mol/L，
平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{O}_{3}）}{c（S{O}_{2}）×{c}^{\frac{1}{2}}（{O}_{2}）}$=$\frac{0.02}{0.02×\sqrt{0.09}}$3.33，
故答案為：K=$\frac{c（S{O}_{3}）}{c（S{O}_{2}）×{c}^{\frac{1}{2}}（{O}_{2}）}$=3.33；
（3）A．升高溫度，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，圖象與實(shí)際符合，故A正確；
B．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量降低，圖象與實(shí)際符合，故B正確；
C．升高溫度，加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量降低，圖象與實(shí)際不符，故C錯(cuò)誤；
D．增大壓強(qiáng)，加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短，正反應(yīng)速率增大更多，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量增大，圖象與實(shí)際符合，故D正確；
故答案為：C；
（4）A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃，平衡向逆反應(yīng)分析移動(dòng)，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，故A正確；
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂，對(duì)平衡移動(dòng)沒有影響，各物質(zhì)的濃度不變，故B錯(cuò)誤；
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，故C正確；
D．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，SO₃的濃度減小，故D錯(cuò)誤；
E．移動(dòng)活塞壓縮氣體，體積減小，各物質(zhì)的濃度都增大，故E正確．
故答案為：ACE；
（5）依據(jù)圖裝置分析，二氧化硫失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，二氧化硫被氧化為三氧化硫溶于水生成硫酸，電極反應(yīng)為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；
檢驗(yàn)硫酸根離子的方法為：取少量溶液于試管中加入鹽酸，無明顯現(xiàn)象，再加入BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀說明溶液中含SO₄^2-，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；取少量溶液于試管中加入鹽酸，無明顯現(xiàn)象，再加入BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀說明溶液中含SO₄^2-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算、影響化學(xué)平衡的因素、化學(xué)平衡圖象、電解原理、氧化還原反應(yīng)等，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，題目難度中等，試題是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握．