Question

【題目】高溫裂解法處理工業廢硫酸的原理為：2H2SO4(l)=2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g) △H=+ 550 kJ/mol，它由兩步反應組成：

i．H2SO4(l)=SO3(g)＋H2O(g)△H=+177kJ/molii．SO3(g)分解。

(1)SO3(g)分解的熱化學方程式為________________。

(2)工業上常用SO2制備Na2S2O3，向0.1 mol/L的Na2S2O3溶液中滴加稀硫酸的離子方程式為_________。

(3)反應ii的△S_______________0(填 “>”、 “<”、 “=”)。

(4)對反應ii，可用V2O5 作催化劑。已知：SO2＋V2O5SO3＋V2O4 K1、1/2O2＋V2O4V2O5 K2， 則在相同溫度下，2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)的平衡常數 K=______________(用K1、K2表示)。

(5) L（L1、L2），X可分別代表壓強或溫度，右圖表示L一定時，反應ii中SO3(g)的平衡轉化率隨X的變化關系。

①X代表的物理量是_________________；

②比較L1、L2的大小_________________。

(6)維持體系總壓p恒定，在T oC時，物質的量為9 mol、體積為2L的SO3(g)發生反應：2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)， 已知SO3的平衡轉化率25%，則在該溫度下反應的平衡常數K＝_____________(用最簡分數表示)。

Answer 1

【答案】

（1）2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g)△H=+196kJ/mol；

（2）S2O32－+2H+=S↓+SO2↑+H2O；

（3）>；（4）；

（5）①壓強②L2>L1（6）1/18mol/L

【解析】

試題分析：（1）由題意知，

①2H2SO4(l)═2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)△H=+550kJmol-1

②H2SO4(l)═SO3(g)+H2O(g)△H=+177kJmol-1

將方程式①-2②得2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)

△H=（+550kJmol-1）-2（+177kJmol-1）=+196kJmol-1，

故答案為：2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)△H=+196kJmol-1；

（2）Na2S2O3溶液中滴加稀硫酸發生氧化還原反應生成二氧化硫和單質硫，該反應的的離子方程式為：S2O32-+ 2H+ = S↓ +SO2↑ + H2O。

（3）2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)是氣體分子數最多的反應，所以△S＞0。

（4）已知：①SO2＋V2O5 SO3＋V2O4 K1、②1/2O2＋V2O4V2O5 K2，-2×(①+②)可得反應2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)，則在相同溫度下，2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)的平衡常數為；

（5）①由圖可知，X越大，轉化率越低，升高溫度轉化率增大，則X表示壓強；

②由2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) △H＞0，溫度高，轉化率大，圖中等壓強時L2對應的轉化率大，則L1＜L2。

（6）維持體系總壓p恒定，在T oC時，物質的量為9 mol、體積為2L的SO3(g)發生反應：2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)， 當SO3的平衡轉化率25%時，參加反應的SO3的物質的量為9/4mol，生成SO29/4mol，生成O29/8mol，達到平衡時氣體物質的量總和為(9-9/4)mol+9/4mol+9/8mol=81/8mol。由于總壓強恒定，所以，達到平衡后氣體體積為9/4L，則平衡時各物質的濃度為c(SO3)=3mol/L、c(SO2)=1mol/L、c(O2)=0.5mol/L，則在該溫度下反應的平衡常數K＝[c2(SO2)c(O2)]/c2(SO3)=1/18mol/L。

故答案為：1/18mol/L。