Question

3．一定條件下，將SO₂和O₂充入一密閉容器中，發(fā)生如下反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）（正反應放熱），反應過程中SO₂、O₂、SO₃物質的量變化如圖1所示：回答下列問題：
（1）降低溫度，SO₂的轉化率增大化學反應速度減小．（填“增大”“減小”或“不變”）
（2）反應處于平衡狀態(tài)的時間是15-20min和25-30min．
（3）反應進行至20min時，曲線發(fā)生變化的原因是增大了氧氣的濃度（用文字表達）．10min到15min的曲線變化的原因可能是ab（填寫編號）．
a．加了催化劑      b．縮小容器體積     c．降低溫度    d．增加SO₃的物質的量
（4）H₂S是一種無色、有毒且有惡臭味的氣體．煤的低溫焦化，含硫石油開采、提煉，橡膠、制革、染料、制糖等工業(yè)中都有H₂S產生．有研究組設計了一種硫化氫-空氣燃料電池，總反應為2H₂S+O₂═2S↓+2H₂O，簡易結構如圖2所示．
①硫化氫應通入到電極b（填“a”或“b”）．
②b極發(fā)生的電極反應為H₂S-2e^-+O^2-=S↓+H₂O．

Answer 1

分析 （1）該反應正反應是放熱反應，降低溫度平衡向正反應移動，反應速率減小；
（2）反應混合物各物質的物質的量不變化，說明反應處于平衡狀態(tài)；
（3）由圖可知，反應進行至20min時，平衡向正反應移動，瞬間只有氧氣的濃度增大；
由圖可知，反應向正反應進行，10min到15min反應混合物單位時間內的變化量增大，說明反應速率增大，10min改變瞬間，各物質的物質的量不變．據此結合選項分析；
（4）根據總反應2H₂S+O₂═2S↓+2H₂O分析，得到硫化氫在負極失電子發(fā)生氧化反應生成硫單質，氧氣在正極得電子發(fā)生還原反應生成氧離子，據此分析．

解答 解：（1）該反應正反應為放熱反應，降低溫度平衡向正反應方向移動，二氧化硫轉化率增大，降低溫度反應速率減小，故答案為：增大；減小；
（2）反應混合物各物質的物質的量不變化，說明反應處于平衡狀態(tài)，由圖可知在15-20min和25-30min出現平臺，各組分的物質的量不變，反應處于平衡狀態(tài)，
故答案為：15-20min和25-30min；
（3）由圖可知，反應進行至20min時，平衡向正反應移動，瞬間只有氧氣的濃度增大，應是增大了氧氣的濃度；
由圖可知，反應向正反應進行，10min到15min反應混合物單位時間內的變化量增大，說明反應速率增大，10min改變瞬間，各物質的物質的量不變．
a．加了催化劑，增大反應速率，故a正確；
b．縮小容器體積，增大壓強，增大反應速率，故b正確；
c．降低溫度反應速率降低，故c錯誤；
d．10min改變瞬間，各物質的物質的量不變，不是增加SO₃的物質的量，故d錯誤．
故答案為：增大了氧氣的濃度；ab；
（4）①根據總反應2H₂S+O₂═2S↓+2H₂O分析，得到硫化氫在負極失電子發(fā)生氧化反應生成硫單質，氧氣在正極得電子發(fā)生還原反應生成氧離子，又電子從b流向a極即b為負極，a為正極，故答案為：b；
②b為負極，硫化氫失電子發(fā)生氧化反應生成硫單質，反應式為：H₂S-2e^-+O^2-=S↓+H₂O，故答案為：H₂S-2e^-+O^2-=S↓+H₂O．

點評 本題考查平衡移動、平衡影響因素、化學平衡圖象以及原電池原理等，難度中等，圖象問題解題步驟：（1）看懂圖象：①看面（即弄清縱坐標與橫坐標的意義）；②看線（即弄清線的走向和變化趨勢）；③看點（即弄清起點、拐點、交點、終點的意義）；④看是否要作輔助線（如等溫線、等壓線）；⑤看定量圖象中有關量的多少．（2）聯想規(guī)律：聯想外界條件的改變對化學反應速率和化學平衡的影響規(guī)律．