Question

（Ⅰ）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反應過程的能量變化如圖1所示．請回答下列問題：

（1）圖中A表示

 

．
（2）E的大小對該反應的焓變有無影響？

 

．該反應通常用V₂O₅作催化劑，加V₂O₅會使圖中B點升高還是降低？

 

．
（3）某溫度下，向1L密閉容器中開始充入2molSO₂和1molO₂，在V₂O₅催化劑存在時反應達到平衡，壓強減小為開始時的

7

10

；如在相同溫度下，在同等體積的密閉容器中充入2mol的SO₃，也在V₂O₅催化劑存在時反應達到平衡，求此溫度下反應2SO₃（g）?2SO₂ （g）+O₂（g）的平衡常數(shù)（寫出計算過程）
（Ⅱ）化學試劑的生產(chǎn)和電鍍工業(yè)排放的廢水中常含有20～100mg．L^-1Cr（Ⅵ），飲用含Cr（Ⅵ）的水會損害人的腸胃等，已知Cr（Ⅲ）的毒性是Cr（Ⅵ）的0.5%，國家規(guī)定工業(yè)廢水含Cr（Ⅵ）的量排放標準為0.1mg．L^-1．工業(yè)上常用化學法和電解法處理含Cr（Ⅵ）廢水，再將Cr（Ⅲ）轉(zhuǎn)化成沉淀除去，某研究性學習小組為研究廢水的凈化，設計了如下實驗流程：

（1）配平第①步反應的離子方程式：

 

Cr₂O₇^2-+

 

Fe²⁺+

 

H⁺═

 

Cr³⁺+

 

Fe³⁺+

 

 

（2）第②步中用PH試紙測定溶液PH的操作是：

 

（3）設計一個電解裝置也可以實現(xiàn)上述目的，裝置如圖2（用鐵棒和石墨作電極）：
電極材料：c為：

 

電極反應：d極：

 

．

Answer 1

考點：反應熱和焓變,氧化還原反應方程式的配平,化學平衡的計算,電解原理

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題

分析：（Ⅰ）（1）根據(jù)圖形分析結(jié)合能量高低進行判斷；
（2）催化劑只改變反應的活化能不改變平衡，反應的焓變只與起始和終了物質(zhì)的能量有關；催化劑降低反應所需的活化能；
（3）列三段式，根據(jù)壓強變化關系，求出平衡時各物質(zhì)的濃度，再求出平衡常數(shù)；
（II）（1）反應中Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，Cr元素化合價由+6價降低為+3價，共降低6價．Fe²⁺→Fe³⁺，F(xiàn)e元素的化合價由+2價升高為+3價，共升高1價，化合價升降最小公倍數(shù)為6，故Cr₂O₇^2-的系數(shù)為1，F(xiàn)e²⁺的系數(shù)為6，再結(jié)合原子守恒、電荷守恒確定缺項物質(zhì)，配平其它物質(zhì)系數(shù)；
（2）測定溶液PH的操作時注意試紙不能濕潤，變色后與標準比色卡比較；
（3）由電流的流向可知，c為陽極、d為陰極，需要提供Fe²⁺離子，故Fe應做陽極；陰極氫離子放電生成氫氣．

解答： 解：（Ⅰ）（1）根據(jù)圖形分析可知圖中A表示反應物總能量，
故答案為：反應物總能量；
（2）反應的焓變只與起始和終了物質(zhì)的能量有關，與活化能無關；加入能降低反應所需的活化能，
故答案為：無；降低；
（3）設平衡時反應生成SO₃的物質(zhì)的量為2x mol
             2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始量       2mol            1mol                 0
反應轉(zhuǎn)化量   2x mol          x mol                2x  mol
平衡量     （2-2x）mol    （1-x）mol              2x  mol

P平衡

P開始

=

n   平衡

n開始

7 10 P開始

P開始

=

3-x

3

，解得x=0.9 mol    
同等條件下開始加入2molSO₃與開始加入2molSO₂、1molO₂是相當?shù)�，屬于等效平衡，平衡時各物質(zhì)的濃度相等，K=

C2(SO2)?C(O2)

C2(SO3)

=

( 2mol-0.9mol×2 1L )2?( 1mol-0.9mol 1L )

( 0.9mol×2 1L )2

=

1

810

mol?L-1，
所以反應2SO₃（g）?2SO₂ （g）+O₂（g）  的平衡常數(shù)：

1

80

mol?L^-1，
答：此溫度下反應2SO₃（g）?2SO₂ （g）+O₂（g）的平衡常數(shù)：

1

80

mol?L^-1；
（II）（1）反應中Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，Cr元素化合價由+6價降低為+3價，共降低6價．Fe²⁺→Fe³⁺，F(xiàn)e元素的化合價由+2價升高為+3價，共升高1價，化合價升降最小公倍數(shù)為6，故Cr₂O₇^2-的系數(shù)為1，F(xiàn)e²⁺的系數(shù)為6，根據(jù)原子守恒Cr³⁺的系數(shù)為2，F(xiàn)e³⁺的系數(shù)為6，由電荷守恒可知H⁺的系數(shù)為14，由H、O原子是之比為2：1，故缺項物質(zhì)為H₂O，其系數(shù)為7，配平后方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案為：1；6；14；2；6；7H₂O；
（2）PH試紙測定溶液PH的操作為：將一小塊pH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液，點在pH試紙上，再與標準比色卡對照，確定PH值；
故答案為：將一小塊pH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液，點在pH試紙上，再與標準比色卡對照，確定PH值；
（3）由電流的流向可知，c為陽極、d為陰極，需要提供Fe²⁺離子，故Fe應做陽極，及c電極材料為鐵棒；陰極氫離子放電生成氫氣，陰極電極反應式為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，
故答案為：鐵棒；2H⁺+2e^-=H₂↑．

點評：本題考查了化學反應中能量的變化、化學平衡常數(shù)的計算、氧化還原反應配平、電解原理的應用等，涉及的知識點較多，屬于反應原理的應用的考查，題目難度中等．