Question

【題目】硫酰氯(SO2Cl2) 和亞硫酰氯(SOCl2) 均是重要的化工試劑，遇水發生劇烈反應，常用作脫水劑。

已知:①SO2Cl2 (g)SO2(g)+Cl2(g) △H= +471.7kJ/mol; 平衡常數K1

②SO2(g) +Cl2(g) +SCl2(g)2SOCl2(g) △H=-477.3kJ/mol; 平衡常數 K2

（1）反應2SOCl2(g)SO2Cl2(g)+SCl2(g)的平衡常數K=_____(用K1、K2表示) 該反應△H=_____kJ/mol。

（2）若在絕熱、恒容的密閉容器中，投入一定量的SO2Cl2(g)和SCl2(g)，發生反應SO2Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g)，下列示意圖能說明t1時刻反應達到平衡狀態的是____(填序號)。

（3）為研究不同條件對反應①的影響，在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2molSO2Cl2，10min后反應①達到平衡。測得10min內v(SO2)= 8.0×10-3mo1·L-1·min-1，則平衡時SO2Cl2的轉化率α1=_______。若其它條件保持不變，反應①在恒壓條件下進行，平衡時SO2Cl2的轉化率α2_____α1（填“>”、“<”或“=”）。若要增大SO2Cl2的轉化率，可以采取的措施有______(列舉一種)。

（4）鋰亞硫酰氯(Li/SOCl2) 電池是一種大容量電池，該電池用鋰與石墨作電極材料，電解質溶液是由四氯化鋁鋰(LiAlCl4) 溶解在亞硫酰氣(SOCl2)中形成的，其電池總反應方程式為:8Li+3SOCl2＝6LiCl+Li2SO3+2S。

①寫出電池工作時正極的電極反應式_____________；

②若用此電池做電源，以鉑作電極電解200mL 0.2mol.L-1CuSO4溶液，當兩極各產生標準狀況下896mL的氣體時，電池負極消耗鋰的質量是______g。

Answer 1

【答案】 +5.6 bd 80% > 升高溫度或增大容器體積或減小壓強 3SOCl2+8e-==6Cl-+SO32-+2S 1.12

【解析】（1）由①+②可得，SO2Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g)，則該反應的平衡常數K= K1K2，△H=+471.7kJ/mol+（- 477.3kJ/mol）= -5.6 kJ/mol。因此，反應2SOCl2(g)SO2Cl2(g)+SCl2的平衡常數K= ，該反應△H= +5.6 kJ/mol。

（2）若在絕熱、恒容的密閉容器中，投入一定量的SO2Cl2(g)和SCl2(g)，發生反應SO2Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g)，該反應前后氣體的分子數不變，但是由于該反應是放熱反應，故在絕熱、恒容條件下，容器內的壓強會變大。正反應速率受溫度和反應物濃度兩個因素影響，t1時刻，圖a中不能說明正反應速率和逆反應速率相等，故不能說明達到平衡；圖b中t1時刻以后壓強不變，說明達到平衡；c圖中，各組分的濃度在t1時刻后仍在變化，所以t1時刻沒有達到平衡；d圖中，t1時刻以后反應物的轉化率不再變化了，說明達到平衡。所以能說明t1時刻反應達到平衡狀態的是b和d。

（3）反應①為SO2Cl2 (g)SO2(g)+Cl2(g) △H=+471.7kJ/mol，該反應的正反應是一個氣體分子數增大的吸熱反應。在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2molSO2Cl2，10min后反應①達到平衡。測得10min內v(SO2)=8.0×10-3mo1.L-1.min-1，則平衡時SO2Cl2的變化量等于n(SO2)=10min2L8.0×10-3mo1.L-1.min-1=0.16mol，所以SO2Cl2的轉化率α1=80%.若其它條件保持不變，反應①在恒壓條件下進行，由于該反應正反應是氣體分子數增大的方向，所以平衡時容器體積變大，相當于對恒容的平衡狀態減壓（即增大容器體積），故SO2Cl2的轉化率變大，α2 >α1。若要增大SO2Cl2的轉化率，可以采取的措施有升高溫度或增大容器體積（即減小壓強）。

（4）由題意及電池總反應方程式8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S可知，該電池負極為鋰、正極為石墨。負極鋰失去電子被氧化，電極反應式為8Li-8e- =8Li+，正極上SOCl2得到電子被還原為S。①電池工作時正極的電極反應式3SOCl2+8e-==6Cl-+SO32-+2S；②若用此電池做電源，以鉑作電極電解200mL0.2mol.L-1CuSO4溶液，當兩極各產生標準狀況下896mL的氣體時，因為陽極的電極反應產物只有氧氣（陰極產物有銅和氫氣），則陽極上產生896mL的氧氣，這些氧氣的物質的量為0.04mol，所以電路中一定通過了0.16mol e-。由電子轉移守恒可知，電池負極消耗鋰0.16mol，所以消耗鋰的質量是0167g=1.12g。