Question

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氧化通入酸性KMnO₄溶液中，溶液褪色，SO₂表現(xiàn)

 

性，其中氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為

 

（已知KMnO₄酸性條件下的還原產(chǎn)物為Mn²⁺）．
（2）某溫度下，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98 kJ?mol^-1．開始時(shí)在100 L的密閉容器中加入4.0 mol SO₂（g）和10.0 mol O₂（g），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=

 

．
（3）下列關(guān)于2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H=-196kJ?mol^-1反應(yīng)的如圖1圖象中，錯(cuò)誤的是

 

．
（4）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2 mol SO₂和1 mol O₂，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

 

（填字母）．
A．保持溫度和容器體積不變，充入2 mol SO₃
B．保持溫度和容器體積不變，充入2 mol N₂
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5 mol SO₂和0.25 mol O₂
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2裝置生產(chǎn)硫酸，寫出a電極的電極反應(yīng)式

 

．檢驗(yàn)SO₄^2-的具體操作為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,原電池和電解池的工作原理,氧化還原反應(yīng)的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素

專題：氧化還原反應(yīng)專題,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）氧化還原反應(yīng)中，氧化劑和還原劑之間得失電子數(shù)目相等，結(jié)合化合價(jià)的變化判斷；
（2）利用三段式法計(jì)算平衡濃度，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
（3）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；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，據(jù)此結(jié)合圖象判斷；
（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）SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1，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 2mol，
     SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1，
起始 4.0mol   10.0mol     0
轉(zhuǎn)化 2.0mol   1.0mol     2mol
平衡 2.0mol    9.0mol       2mol
則平衡時(shí)：c（SO₂）=0.02mol/L，c（O₂）=0.09mol/L，c（SO₃）=0.02mol/L，
所以k=

0.02

0.02× 0.09

=3.33，
故答案為：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，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，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)分析移動(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．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算、影響化學(xué)平衡的因素、平衡圖象、電解原理與計(jì)算等，為高頻考點(diǎn)，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．