Question

6．銅冶金技術(shù)以火法冶煉為主．
（1）火法煉銅的工藝流程如下：

反應(yīng)Ⅰ：2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ•mol^-1
反應(yīng)Ⅱ：2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）═6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ•mol^-1
①在反應(yīng)Ⅱ中，每生成1mol SO₂轉(zhuǎn)移電子6mol．
②反應(yīng)Cu₂S（s）+O₂（g）═2Cu（s）+SO₂（g）的△H=-217.4 kJ•mol^-1．
③理論上m₁：m₂=2：1．
（2）煉銅的副產(chǎn)品SO₂多用于制硫酸和石膏等化學(xué)產(chǎn)品．
①制硫酸中重要的一步反應(yīng)是   
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196kJ•mol^-1．
圖表示將2.0mol SO ₂ 和1.0mol O ₂ 置于1L密閉容器中，當(dāng)其他條件一定時(shí)，SO₂（g）的平衡轉(zhuǎn)化率α隨X的變化關(guān)系，X（X₁、X₂）代表壓強(qiáng)或溫度．

X代表的物理量是壓強(qiáng)．A對(duì)應(yīng)條件下平衡常數(shù)K=80．
②下圖表示的是生產(chǎn)石膏的簡(jiǎn)單流程，請(qǐng)用平衡移動(dòng)原理解釋向CaCO₃懸濁液中通入SO ₂發(fā)生反應(yīng)的原因CaCO₃懸濁液中存在CaCO_3（s）?Ca²⁺_（aq）+CO₃^2-_（aq），通入SO₂時(shí)，水與SO₂反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸電離出H⁺與CO₃^2-結(jié)合，c（CO₃^2-）減小，溶解平衡正向移動(dòng)；．

（3）工業(yè)硫酸中往往含有一定量SO₂，測(cè)定過(guò)程如下：取m g工業(yè)硫酸配成100mL溶液，取出20.00mL溶液，加入1mL指示劑，用c mol•L^-1 I₂標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗的I₂標(biāo)準(zhǔn)溶液V mL，工業(yè)硫酸中含有SO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式是$\frac{8cV}{25m}$×100%．

Answer 1

分析 （1）①2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）═6Cu（s）+SO₂（g），硫由-2價(jià)變成+4價(jià)，所以生成1mol的二氧化硫轉(zhuǎn)移6mol的電子；
②根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅰ：2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ•mol^-1，反應(yīng)Ⅱ：2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）═6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ•mol^-1，Cu₂S（s）+O₂（g）═2Cu（s）+SO₂（g）的△H=$\frac{△{H}_{Ⅰ}+△{H}_{Ⅱ}}{3}$；
③由反應(yīng)Ⅰ：2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g），反應(yīng)Ⅱ：2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）═6Cu（s）+SO₂（g）可知，反應(yīng)Ⅰ生成2mol的氧化亞銅消耗2molCu₂S，而2mol的氧化亞銅反應(yīng)Ⅱ中消耗1mol的硫化亞銅，所以理論上m₁：m₂=2：1；
（2）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196kJ•mol^-1，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡逆向移動(dòng)，SO₂（g）的平衡轉(zhuǎn)化率α減小，而增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，SO₂（g）的平衡轉(zhuǎn)化率α增大；反應(yīng)達(dá)平衡后，由圖可知，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率α=0.80，參加反應(yīng)的二氧化硫?yàn)?mol×80%=1.6mol，則：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開(kāi)始（mol）：2        1            0
變化（mol）：1.6    0.8           1.6
平衡（mol）：0.4    0.2           1.6
所以平衡時(shí)濃度：c（SO₂）=0.4mol/L，c（O₂）=0.2mol/L，c（SO₃）=1.6mol/L，故平衡常數(shù)k=$\frac{1．{6}^{2}}{0．{4}^{2}×0.2}$=80；
②碳酸鈣的懸濁液中存在溶解平衡，所以而通入二氧化硫與水反應(yīng)生成亞硫酸酸性比碳酸的酸性強(qiáng)；
（3）根據(jù)反應(yīng)SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，進(jìn)行計(jì)算求解．

解答 解：（1）①2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）═6Cu（s）+SO₂（g），硫由-2價(jià)變成+4價(jià)，所以生成1mol的二氧化硫轉(zhuǎn)移6mol的電子，故答案為：6；
②根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅰ：2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ•mol^-1，反應(yīng)Ⅱ：2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）═6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ•mol^-1，Cu₂S（s）+O₂（g）═2Cu（s）+SO₂（g）的△H=$\frac{△{H}_{Ⅰ}+△{H}_{Ⅱ}}{3}$=$\frac{116-768.2}{3}$=-217.4kJ•mol^-1，故答案為：-217.4；
③由反應(yīng)Ⅰ：2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g），反應(yīng)Ⅱ：2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）═6Cu（s）+SO₂（g）可知，反應(yīng)Ⅰ生成2mol的氧化亞銅消耗2molCu₂S，而2mol的氧化亞銅反應(yīng)Ⅱ中消耗1mol的硫化亞銅，所以理論上m₁：m₂=2：1，故答案為：2：1；
（2）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196kJ•mol^-1，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡逆向移動(dòng)，SO₂（g）的平衡轉(zhuǎn)化率α減小，而增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，SO₂（g）的平衡轉(zhuǎn)化率α增大，所以X代表的物理量是壓強(qiáng)；反應(yīng)達(dá)平衡后，由圖可知，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率α=0.80，參加反應(yīng)的二氧化硫?yàn)?mol×80%=1.6mol，則：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開(kāi)始（mol）：2        1            0
變化（mol）：1.6    0.8           1.6
平衡（mol）：0.4    0.2           1.6
所以平衡時(shí)濃度：c（SO₂）=0.4mol/L，c（O₂）=0.2mol/L，c（SO₃）=1.6mol/L，故平衡常數(shù)k=$\frac{1．{6}^{2}}{0．{4}^{2}×0.2}$=80，故答案為：壓強(qiáng)；80；
②碳酸鈣的懸濁液中存在溶解平衡，所以而通入二氧化硫與水反應(yīng)生成亞硫酸酸性比碳酸的酸性強(qiáng)，所以CaCO₃懸濁液中存在CaCO_3（s）?Ca²⁺_（aq）+CO₃^2-_（aq），通入SO₂時(shí)，水與SO₂反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸電離出H⁺與CO₃^2-結(jié)合，所以c（CO₃^2-）減小，溶解平衡正向移動(dòng)，故答案為：CaCO₃懸濁液中存在CaCO_3（s）?Ca²⁺_（aq）+CO₃^2-_（aq），通入SO₂時(shí)，水與SO₂反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸電離出H⁺與CO₃^2-結(jié)合，c（CO₃^2-）減小，溶解平衡正向移動(dòng)；
（3）根據(jù)反應(yīng)SO₂ +I₂ +2H₂O=H₂SO₄+2HI，
           1mol    1mol 
          n（SO₂）    cV×10^-3
所以 n（SO₂）=cV×10^-3mol，則SO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式：$\frac{cV×1{0}^{-3}mol×64g/mol×\frac{100}{20}}{mg}$×100%=$\frac{8cV}{25m}$×100%，故答案為：$\frac{8cV}{25m}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原反應(yīng)與計(jì)算、蓋斯定律的應(yīng)用和化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算等，難度中等，氧化還原反應(yīng)的計(jì)算學(xué)生要學(xué)會(huì)應(yīng)用關(guān)系式進(jìn)行求解．