Question

（2013?豐臺區二模）利用電化學法生產硫酸，可使絕大多數硫磺直接轉化為SO₃，在生產硫酸的同時還能化學發電，請回答下列問題：
（1）已知下列反應的能量變化示意圖

①1molS（g）與O₂（g）完全反應生成SO₂（g），反應的△H

＜

-297.0kJ/mol（填“＞”或“＜”）
②寫出S（s）與O₂（g）反應生成SO₃（g）的熱化學方程式

S（s）+

3

2

O₂（g）=SO₃（g）△H=-395.3kJ/mol

．
（2）下圖為電化學法生產硫酸的工藝示意圖，電池以固體金屬氧化物作電解質，該電解質能傳導O^2-離子．

①正極反應式為

O₂+4e^-=2O^2-

．
②S（g）在負極發生的反應為

S-4e^-+2O^2-=SO₂

、

S-6e^-+3O^2-=SO₃

．
③用化學方程式解釋裝置中稀硫酸轉變為濃硫酸的原因

SO₃+H₂O=H₂SO₄

．
④每生產1L濃度為98%，密度為1.84g/mL的濃硫酸，理論上可向用電器提供

110.4

mol電子，將消耗

27.6

mol氧氣．
⑤已知S（g）在負極發生的反應為可逆反應，請分析為提高硫磺蒸氣的轉化率，該工藝采取的措施有

硫磺（二氧化硫）循環使用

．

用稀硫酸吸收三氧化硫

．

Answer 1

分析：①由圖可知，1molS（s）與O₂（g）完全反應生成SO₂（g），△H=-297.0kJ/mol，S（g）=S（s）為放熱過程，則1molS（g）與O₂（g）完全反應生成SO₂（g），放出的熱量更多；
（2）S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297.0kJ/mol，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）=SO₃（g）△H=-98.3kJ/mol，結合蓋斯定律分析；
（3）電池反應中氧元素的化合價降低，S元素的化合價升高，1L濃度為98%，密度為1.84g/mL的濃硫酸，n（H₂SO₄）=

1000×1.84×98%

98

=18.4mol，結合S～6e^-～1.5O₂～H₂SO₄來計算，并結合平衡移動分析提高轉化率．

解答：解：①由圖可知，1molS（s）與O₂（g）完全反應生成SO₂（g），△H=-297.0kJ/mol，S（g）=S（s）為放熱過程，則1molS（g）與O₂（g）完全反應生成SO₂（g），放出的熱量更多，所以反應的△H＜-297.0kJ/mol，故答案為：＜；
（2）S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297.0kJ/mol，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）=SO₃（g）△H=-98.3kJ/mol，
由蓋斯定律可知，兩個反應相加可得S（s）+

3

2

O₂（g）=SO₃（g）△H=-297.0kJ/mol+（-98.3kJ/mol）=-395.3kJ/mol，
故答案為：S（s）+

3

2

O₂（g）=SO₃（g）△H=-395.3kJ/mol；
（3）電池反應中氧元素的化合價降低，S元素的化合價升高，則S為負極，通氧氣一端為正極，
①正極反應式為O₂+4e^-=2O^2-，故答案為：O₂+4e^-=2O^2-；
②負極反應為S-4e^-+2O^2-=SO₂、S-6e^-+3O^2-=SO₃，故答案為：S-4e^-+2O^2-=SO₂；S-6e^-+3O^2-=SO₃；
③1L濃度為98%，密度為1.84g/mL的濃硫酸，n（H₂SO₄）=

1000×1.84×98%

98

=18.4mol，
由S～6e^-～1.5O₂～H₂SO₄可知，提供電子為18.4mol×6=110.4mol，消耗氧氣為18.4mol×1.5=27.6mol，故答案為：110.4；27.6；并
④若提高轉化率，則平衡正向移動，所以可采取硫磺（二氧化硫）循環使用或用稀硫酸吸收三氧化硫，故答案為：硫磺（二氧化硫）循環使用；用稀硫酸吸收三氧化硫．

點評：本題考查較為綜合，涉及熱化學反應方程式、原電池、化學平衡等考試熱點，注重高考常考考點的考查，題目難度中等，（3）為解答的易錯點．