Question

19．恒溫恒容條件下，硫可以發(fā)生如下轉化，其反應過程和能量關系如圖1所示．（已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1）
請回答下列問題：
（1）寫出能表示硫的燃燒熱的熱化學方程式S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297kJ•mol^-1．
（2）△H₂=-78.64kJ•mol^-1．
（3）恒溫恒容時，1molSO₂和2molO₂充分反應，放出熱量的數(shù)值比|△H₂|大（填“大”“小”或“相等”）．
（4）恒容條件下，下列措施中能使n（SO₃）/n（SO₂）增大的有c．
a．升高溫度 
b．充入He氣 
c．再充入1molSO₂（g）和1molO₂（g）  
d．使用催化劑
（5）某SO₂（g）和O₂（g）體系，時間t₁達到平衡后，改變某一外界條件，反應速率v與時間t的關系如圖2所示，若不改變SO₂（g）和O₂（g）的量，則圖中t₄時引起平衡移動的條件可能是升高溫度；t₁-t₂對應的平衡常數(shù)為K₁，t₃-t₄對應的平衡常數(shù)為K₂，t₅-t₆對應的平衡常數(shù)為K₃，t₆-t₇對應的平衡常數(shù)為K₄，則K₁、K₂、K₃、K₄的大小關系為K₁=K₂＞K₃=K₄．
（6）利用催化氧化反應將SO₂轉化為SO₃是工業(yè)上生產硫酸的關鍵步驟．某溫度下，2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H=mkJ•mol^-1，K的大小與溫度（T）的關系如圖3中曲線所示，b點時v（正）＞v（逆）（填“＜”、“＞”或“=”）．反應熱（△H）將不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）1molS完全燃燒放出297kJ熱量，據此書寫熱化學方程式；
（2）根據2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1知，2mol二氧化硫完全反應生成196.6kJ熱量，據此計算（1-0.2）mol=0.8mol二氧化硫完全反應放出的熱量；
（3）該反應的正反應是放熱反應，恒溫恒容時，相當于增大壓強，平衡正向移動，二氧化硫轉化率增大；
（4）a．該反應的正反應是放熱反應，升高溫度平衡影響移動；
b．充入He氣，二氧化硫、氧氣和三氧化硫的濃度不變，平衡不移動； 
c．再充入1molSO₂（g）和1molO₂（g），相當于增大壓強，平衡正向移動；  
d．使用催化劑平衡不移動；
（5）t₄時，正逆反應速率都增大，且逆反應速率增大倍數(shù)大于正反應增大倍數(shù)，平衡逆向移動；
化學平衡常數(shù)只與溫度有關，該反應中升高溫度平衡常數(shù)降低；
（6）該圖中曲線為平衡常數(shù)與溫度之間關系平衡曲線，b點濃度商小于該溫度下的K，要使b點達到平衡狀態(tài)，則平衡正向移動．

解答 解：（1）1molS完全燃燒放出297kJ熱量，據此書寫熱化學方程式為硫的燃燒熱的熱化學方程式S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297 kJ•mol^-1；
故答案為：S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297 kJ•mol^-1；
（2）由圖1可知，參加反應的n（SO₂）=1mol-0.2mol=0.8mol，根據熱化學方程式：2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^- 1；可知，△H₂=0.4△H=0.4×-196.6kJ•mol^- 1=-78.64kJ•mol^-1；
故答案為：-78.64kJ•mol^-1 ；
（3）恒溫恒容時，開始為1molSO₂和2molO₂ 與開始為1molSO₂和1molO₂ 相比，增大氧氣的濃度，平衡正向移動，所以開始為1molSO₂和2molO₂ 的SO₂轉化率高，放出熱量的數(shù)值比|△H₂|大；
故答案為：大；
（4）a、反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，n（SO₃）減小，n（SO₂）增大，n（SO₃）/n（SO₂）減小，故a錯誤；
b、恒容條件下，充入氦氣，反應混合物濃度不變，平衡不移動，n（SO₃）/n（SO₂）不變，故b錯誤；
c、再充入1molSO₂（g）和1molO₂ （g），等效為Ⅱ壓強增大一倍，平衡正向移動，n（SO₃）/n（SO₂）增大，故c正確；
d、使用催化劑，加快反應速率，平衡不移動，n（SO₃）/n（SO₂）不變，故d錯誤．
故答案為：c；
（5）t₂～t₃段正逆速率都加快，且v（正）＞v（逆），平衡正向移動．t₄～t₅段正逆速率都加快，且v（正）＜v（逆），平衡逆向移動；該反應為體積減小的放熱反應，若升高溫度，平衡逆向移動，若增大壓強，平衡正向移動，故t₂～t₃段為增大壓強，t₄～t₅段為升高溫度，t₆～t₇是加入催化劑，平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度、壓強、催化劑等條件改變，反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行，平衡常數(shù)減��；平衡常數(shù)為K₁=K₂＞K₄=K₃；
故答案為：升高溫度；K₁=K₂＞K₃=K₄ ；
（6）b點小于平衡狀態(tài)，若達到平衡狀態(tài)，平衡正向移動，所以v（正）＞v（逆）；
反應焓變和起始物質和終了物質能量有關，與變化過程無關，所以溫度不變、反應焓變不變；
故答案為：＞；不變．

點評 本題考查化學平衡有關計算、外界條件對化學平衡移動影響、熱化學方程式的書寫等知識點，為高頻考點，注意：平衡常數(shù)只與溫度有關，與物質濃度、壓強都無關，易錯點是（4）b，只有改變條件能引起反應物或生成物濃度變化時才能使平衡發(fā)生移動，題目難度中等．