Question

18．SO₂是大氣的主要污染物之一，同時它在生產(chǎn)、生活中又有著廣泛用途．

（1）已知S的燃燒熱為297kJ/mol，H₂S完全燃燒的熱化學(xué)方程式為H₂S（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═SO₂（g）+H₂O （l）△H=-586.0kJ/mol，則H₂S不完全燃燒生成固態(tài)硫和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為H₂S（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=S（s）+H₂O （l）△H=-289.16kJ/mol．
（2））SO₂在工業(yè)上常用于硫酸生產(chǎn)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
①工業(yè)生成過程中，SO₂和O₂的轉(zhuǎn)化率前者大（填“前者大”、“后者大”、“一樣大”或“無法判斷”）．
②該反應(yīng)在一定條件下進(jìn)行時的熱效應(yīng)如圖1所示，則其逆反應(yīng)的活化能=E-△H或E+|△H|
③在容積為2.0L恒溫（T₁℃）恒容密閉容器甲中充入2molSO₂和1molO₂進(jìn)行上述反應(yīng)．測得部分?jǐn)?shù)據(jù)如表，前20s平均反應(yīng)速率υ（O₂）=0.0125mol/（L•s），該溫度下平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$．若控制溫度和容積不變，向容器甲中再充入1molO₂，達(dá)到平衡后SO₃的體積分?jǐn)?shù)將減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．

t/s	0	10	20	30	40
n（SO3）/mol	0	0.6	1.0	1.2	1.2

④在起始溫度、體積相同（T₁℃、2.0L）的絕熱密閉容器乙中，起始通入2molSO₃，達(dá)到平衡時，甲、乙兩器對比：平衡常數(shù)K（甲）＜K（乙）（填“＞”、“＜”或“=”，下同），SO₃的濃度c（甲）＜c（乙）．
（3）SO₂與NaOH溶液反應(yīng)后的溶液中各含硫微粒的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溶液pH關(guān)系如圖2所示．下列說法中
正確的是AB
A．pH=7時的溶液中c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）
B．pH=8時的溶液中c（SO ₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（H₂SO₃）
C．pH=10時的溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+2c（SO₃^2-）
D．NaHSO₃溶液中離子濃度關(guān)系為：c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃）+2c（SO₃^2-）

Answer 1

分析 （1）已知S的燃燒熱為297kJ•mol^-1，熱化學(xué)方程式為①S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297KJ/mol，
H₂S完全燃燒的熱化學(xué)方程式為②H₂S（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=SO₂（g）+H₂O （l）△H=-586．kJ/mol，
依據(jù)蓋斯定律②-①得到H₂S不完全燃燒生成固態(tài)硫和液態(tài)水；
（2）①工業(yè)生成過程中一般為提高二氧化硫轉(zhuǎn)化率通入過量的空氣；
②圖中分析可知正反應(yīng)活化能為E，反應(yīng)放熱焓變?yōu)椤鱄，逆反應(yīng)的活化能則為焓變數(shù)值和正反應(yīng)活化能之和；
③反應(yīng)速率△v=$\frac{△c}{△t}$，計算三氧化硫的反應(yīng)速率，速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比，平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$；
④在起始溫度、體積相同（T₁℃、2.0L）的絕熱密閉容器乙中，起始通入2molSO₃，達(dá)到平衡時容器中溫度降低，平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大；
（3）A．pH=7時的溶液中C（H⁺）=c（OH^-），電荷守恒分析；
B．當(dāng)溶液的pH=8時，根據(jù)圖示得到溶液是亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的混合物，根據(jù)離子濃度大小比較的方法來回答；
C．pH=10時的溶液中存在電荷守恒分析；
D．NaHSO₃溶液中存在物料守恒，n（Na）=n（S）．

解答 解：（1）已知S的燃燒熱為297kJ•mol^-1，熱化學(xué)方程式為①S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297KJ/mol，
H₂S完全燃燒的熱化學(xué)方程式為②H₂S（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=SO₂（g）+H₂O （l）△H=-586．kJ/mol，
依據(jù)蓋斯定律②-①得到H₂S不完全燃燒生成固態(tài)硫和液態(tài)水：H₂S（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=S（s）+H₂O （l）△H=-289.16kJ/mol，
故答案為：H₂S（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=S（s）+H₂O （l）△H=-289.16kJ/mol；
（2）①工業(yè)生成過程中，為提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，通入的空氣是過量的，所以SO₂和O₂的轉(zhuǎn)化率前者大，
故答案為：前者大；
②該反應(yīng)在一定條件下進(jìn)行時的熱效應(yīng)如圖1所示，則其逆反應(yīng)的活化能=E-△H或E+|△H|，
故答案為：E-△H或E+|△H|；
③在容積為2.0L恒溫（T₁℃）恒容密閉容器甲中充入2molSO₂和1molO₂進(jìn)行上述反應(yīng)．2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），測得部分?jǐn)?shù)據(jù)如表，前20s平均反應(yīng)速率υ（O₂）=$\frac{1}{2}$υ（SO₃）=$\frac{1}{2}$×$\frac{\frac{1mol}{2L}}{20s}$=0.0125mol/（L•s），平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$，若控制溫度和容積不變，向容器甲中再充入1molO₂，平衡正向進(jìn)行，但轉(zhuǎn)化的二氧化硫和氣體總體積增加的相比，總體積增大的多，達(dá)到平衡后SO₃的體積分?jǐn)?shù)將減小，
故答案為：0.0125mol/（L•s）；$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$；減��；
④在起始溫度、體積相同（T₁℃、2.0L）的絕熱密閉容器乙中，起始通入2molSO₃，達(dá)到平衡時容器中溫度降低，相當(dāng)于恒溫恒容中平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大，達(dá)到平衡時，甲、乙兩器對比：平衡常數(shù)K（甲）＜K（乙），SO₃的濃度c（甲）＜c（乙），
故答案為：＜；＜；
（3）A．pH=7時，溶液呈中性，c（H⁺）=c（OH^-），溶液中存在電荷守恒：c（H⁺）+c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）+c（OH^-），故溶液中c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-），c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-），故A正確；
B．當(dāng)溶液的pH=8時，根據(jù)圖示得到溶液是亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的混合物，離子濃度大小順序是：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（H₂SO₃），故B正確；
C．pH=10時的溶液中存在電荷守恒分析，c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故C錯誤；
D．NaHSO₃溶液中離子濃度關(guān)系為：c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃）+c（SO₃^2-），故D錯誤；
故答案為：AB．

點(diǎn)評 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)計算和影響因素分析、電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較和離子濃度關(guān)系的判斷，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．