Question

10．已知硫-氨熱化學循環(huán)分解水的示意圖如圖1：

（1）從反應物和生成物的角度來看反應I屬于ab（填序號）．
a．離子反應    b．化合反應     c．中和反應      d．氧化還原反應
（2）反應II是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再進行電解，電解池陽極的反應式是SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺．
（3）反應IV是由（a）、（b）兩步反應組成：
H₂SO₄（l）═SO₃（g）+H₂O（g）△H=+177kJ•mol^-1    （a）
2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g）△H=+196kJ•mol^-1    （b）
H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ•mol^-1     （c）
H₂SO₄（l）分解為SO₂（g）、O₂（g）及H₂O（l）的熱化學方程式為：2H₂SO₄（l）?2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（l）△H=+462kJ•mol^-1．
提高H₂SO₄（l）的分解率的方法是（寫兩種）升高溫度和及時分離SO₂或O₂．
（4）恒溫恒容的密閉容器中進行不同溫度下的SO₃分解實驗[原理按反應（b）]．SO₃起始物質(zhì)的量均為dmol，圖2中L曲線為SO₃的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系，M曲線表示不同溫度下反應經(jīng)過相同反應時間且未達到化學平衡時SO₃的轉(zhuǎn)化率．
①Y點對應溫度下的反應速率：v_（正）＞v_（逆）（選填：＞，＜，=）；隨溫度的升高，M曲線逼近L曲線的原因是：溫度升高，反應速率加快，達到平衡所需的時間縮短（或溫度升高，反應速率加快，相同時間內(nèi)更快達到平衡）
②若X點時總壓為0.1MPa，列式計算SO₃分解反應在圖中X點的平衡常數(shù)Kp=0.052MPa（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)，保留2位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）反應1是二氧化硫和氨氣在水中反應生成亞硫酸銨的反應；
（2）據(jù)圖分析，反應Ⅱ是太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電解亞硫酸銨生成硫酸銨和氫氣；
（3）利用已知熱化學方程式，據(jù)蓋斯定律書寫H₂SO₄（l）分解為SO₂（g）、O₂（g）及H₂O（l）的熱化學方程式；根據(jù)平衡移動考慮提高H₂SO₄（l）的分解率的方法；
（4）①Y點時反應還沒有達到平衡狀態(tài)，正向進行；溫度的升高，曲線b向曲線a逼近，反應速率加快；
②利用三段式計算平衡時各組分物質(zhì)的量，利用壓強之比等于物質(zhì)的量之比計算平衡時總壓強，再計算各組分分壓，根據(jù)Kp=$\frac{{p}^{2}（S{O}_{2}）•p（{O}_{2}）}{{p}^{2}（S{O}_{3}）}$計算．

解答 解：（1）反應1是二氧化硫和氨氣在水中反應生成亞硫酸銨的反應，反應的離子方程式為SO₂+H₂O+2NH₃=2NH₄⁺+SO₃^2-，屬于離子反應和化合反應，
故答案為：ab；
（2）反應Ⅱ是太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電解亞硫酸銨生成硫酸銨和氫氣，陽極上是亞硫酸根離子得到電子生成硫酸根離子，電極反應為：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺，
故答案為；SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺；
（3）已知H₂SO₄（l）=SO₃（g）+H₂O（g）△H=+177kJ•mol^-1…（a）
2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g）△H=+196kJ•mol^-1…（b）
H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ•mol^-1     （c）
據(jù)蓋斯定律，2a+b-2c得：2H₂SO₄（l）?2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（l）△H=+462kJ•mol^-1；
升高溫度和及時分離SO₂或O₂都是提高H₂SO₄（l）的分解率方法，
故答案為：2H₂SO₄（l）?2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（l）△H=+462kJ•mol^-1；升高溫度和及時分離SO₂或O₂；
（4）①Y點時反應還沒有達到平衡狀態(tài)，正向進行，所以正反應速率大于逆反應速率，溫度的升高，曲線b向曲線a逼近，反應速率加快，達到平衡時的時間縮短，
故答案為：＞；溫度升高，反應速率加快，達到平衡所需的時間縮短（或溫度升高，反應速率加快，相同時間內(nèi)更快達到平衡）；
（5）起始時充入dmol SO₃反應體系起始總壓強0.1MPa．反應在一定的溫度下達到平衡時SO₃的轉(zhuǎn)化率為60%，轉(zhuǎn)化的二氧化硫為dmol×0.6=0.6dmol，則：
                     2 SO₃（g）?2SO₂ （g）+O₂ （g）
起始量（mol）：d               0                 0
變化量（mol）：0.6d        0.6d             0.3d
平衡量（mol）：0.4d         0.6d            0.3d
恒溫恒容下，平衡時總壓強為0.1MPa×$\frac{（0.4d+0.6d+0.3d）mol}{dmol}$=0.13MPa，
故Kp=$\frac{{p}^{2}（S{O}_{2}）•p（{O}_{2}）}{{p}^{2}（S{O}_{3}）}$=$\frac{（0..1MPa×\frac{0.6}{1.3}）^{2}×0.1MPa×\frac{0.3}{1.3}}{（0.1MPa×\frac{0.4}{1.3}）^{2}}$=0.052MPa，
故答案為：0.052MPa．

點評 本題考查化學平衡計算、化學平衡圖象、化學反應中能量變化、原電池電極反應式、元素化合物性質(zhì)等，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，難度中等．