Question

8．已知2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）反應過程的能量變化如圖1所示．已知1mol SO₂（g）氧化為1mol SO₃的△H=-99kJ/mol．請回答下列問題：

（1）圖中A、C分別表示反應物總能量、生成物總能量，E的大小對該反應的反應熱有無影響？
（2）圖中△H=-198kJ/mol
（3）該反應通常用V₂O₅作催化劑，V₂O₅的催化循環(huán)機理可能為：V₂O₅氧化SO₂時，自身被還原為四價釩化合物；四價釩化合物再被氧氣氧化．寫出該催化循環(huán)機理的化學方程式為SO₂+V₂O₅=SO₃+2VO₂、4VO₂+O₂=2V₂O₅ ．
（4）某科研單位利用原電池原理，用SO₂和O₂來制備硫酸，裝置如圖2所示，電極A、B為多孔的材料，能吸附氣體，同時也能使氣體與電解質溶液充分接觸．
①該原電池的B為負極（填“正極”、“負極”），其電極反應式為SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺．
②電解質溶液中H⁺通過質子膜向右（填“向左”“向右”、“不”）移動．
③電池總反應式為2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄ ．

Answer 1

分析 （1）A、C分別表示反應物總能量的生成物總能量，B為活化能，活化能的大小與反應熱無關；
（2）根據(jù)參加反應SO₂的物質的量之比等于對應的△H之比；
（3）V₂O₅氧化SO₂時，自己被還原為四價釩化合物，還生成三氧化硫；四價釩化合物再被氧氣氧化生成V₂O₅；
（4）本題為SO₂與O₂反應生成SO₃，SO₃再與水化合生成硫酸，根據(jù)硫酸的出口判斷正負極，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，原電池放電時，電解質溶液中陽離子向正極移動．

解答 解：（1）因圖中A、C分別表示反應物總能量、生成物總能量，B為活化能，反應熱可表示為A、C活化能的大小之差，活化能的大小與反應熱無關，
故答案為：反應物總能量；生成物總能量；無；
（2）因1mol SO₂（g）氧化為1mol SO₃的△H=-99kJ•mol^-1，所以2molSO₂（g）氧化為2molSO₃的△H=-198kJ•mol^-1，
則2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）△H=-198KJ•mol^-1，
故答案為：-198；
（3）V₂O₅氧化SO₂時，自己被還原為四價釩化合物，還生成三氧化硫；四價釩化合物再被氧氣氧化生成V₂O₅，該催化循環(huán)機理的化學方程式為SO₂+V₂O₅═SO₃+2VO₂、4VO₂+O₂═2V₂O₅，
故答案為：SO₂+V₂O₅=SO₃+2VO₂；4VO₂+O₂=2 V₂O₅ ；
（4）該原電池中，負極上失電子被氧化，所以負極上投放的氣體是二氧化硫，二氧化硫失電子和水反應生成硫酸根離子和氫離子，正極上投放的氣體是氧氣，正極上氧氣得電子和氫離子反應生成水，根據(jù)硫酸和水的出口方向知，B極是負極，A極是正極，所以B極上的電極反應式為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，原電池放電時，氫離子由負極B移向正極A，所以其電池反應式為：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，
①根據(jù)硫酸和水的出口方向知，B極是負極，B極上的電極反應式為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：負極；SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺；
②原電池放電時，電解質溶液中H⁺通過質子膜由負極B移向正極A，向右移動，
故答案為：向右；
③正極A上氧氣得電子和氫離子反應生成水，B電極反應為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，極上的電極反應式為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，所以其電池反應式為：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，
故答案為：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄ ；

點評 本題考查反應過程的能量變化圖以及運用蓋斯定律進行反應熱的計算、原電池原理和電極反應書寫、催化劑的催化原理等知識點，難度不大，注意活化能與反應熱的關系．