Question

國家擬于“十二五”期間將SO₂的排放量減少8%，研究SO₂綜合利用意義重大。
（1）已知25℃時：SO₂（g）＋2CO（g）＝2CO₂（g）＋S_x（s）  △H＝akJ/mol
2COS（g）＋SO₂（g）＝2CO₂（g）＋S_x（s）  △H＝bkJ/mol。
則CO與S_x生成COS反應的熱化學方程式是________________________。
（2）有人設想按如圖所示裝置用廢氣中的SO₂生產硫酸。

寫出SO₂電極的電極反應式__________________________。
（3）提高反應2SO₂（g）＋O₂（g） 2SO₃（g）  △H＜0中SO₂的轉化率是控制SO₂排放的關鍵措施之一。某課外活動小組進行了如下探究：
①T₁溫度時，在2L的密閉容器中加入4.0molSO₂和2.0molO₂，5 min后反應達到平衡，二氧化硫的轉化率為50%，前5 min內SO₂的平均反應速率為___________。
②在①中的反應達到平衡后，改變下列條件，能使SO₂的轉化率及SO₃的平衡濃度都比原來增大的是
_________（填序號）。
a．溫度和容器體積不變，充入1.0molHe （g）
b．溫度和容器體積不變，充入2molSO₂和lmolO₂
c．溫度和容器體積不變，充入1.0molSO₂
d．在其他條件不變時，減小容器的容積
③在其他條件不變的情況下，探究起始時氧氣物質的量對2SO₂（g）＋O₂（g） 2SO₃（g）反應的影響，實驗結果如圖所示。（圖中T表示溫度，n表示物質的量）：在a、b、c三點所處的平衡狀態中，SO₂的轉化率最高的是____，溫度T₁______T₂（填“＞”“＜”或“＝”）。

Answer 1

（1）CO（g）＋S_x（s）＝COS（g） △H＝kJ/mol（2分）
（2）SO₂－2e^－＋2H₂O＝SO₄^2－＋4H^＋（2分）
（3）①0.2mol·L^－1·min^－1（2分，無單位或單位錯誤不得分） ②b d（2分）③c（2分） ＞（2分）

試題分析:（1）根據已知反應①SO₂（g）＋2CO（g）＝2CO₂（g）＋S_x（s）  △H＝akJ/mol，②2COS（g）＋SO₂（g）＝2CO₂（g）＋S_x（s）  △H＝bkJ/mol，則根據蓋斯定律可知，（①－②）÷2即得到反應CO（g）＋S_x（s）＝COS（g），所以該的反應熱△H＝kJ/mol。
（2）該裝置是原電池，氧氣得到電子，在正極通入。SO₂失去電子，在負極通入。原電池中陰離子向正極移動，由于存在質子交換膜，因此氫離子在負極生成，所以SO₂電極的電極反應式為SO₂－2e^－＋2H₂O＝SO₄^2－＋4H^＋。
（3）①5 min后反應達到平衡，二氧化硫的轉化率為50%，則反應中消耗SO₂的物質的量是4mol×50＝2mol，其濃度是2mol÷2L＝1mol/L，所以前5 min內SO₂的平均反應速率＝＝0.2mol/（ L·min）。
②a．溫度和容器體積不變，充入1.0molHe （g），物質的濃度不變，平衡不移動，所以a不正確；b、溫度和容器體積不變，充入2molSO₂和lmolO₂，則相當于是增大壓強，平衡向正反應方向移動，所以SO₂的轉化率及SO₃的平衡濃度都比原來增大，b正確；c、溫度和容器體積不變，充入1.0molSO₂，平衡向正反應方向移動，三氧化硫的濃度增大，但SO₂的轉化率降低，c不正確；d、在其他條件不變時，減小容器的容積，壓強增大，平衡向正反應方向移動，所以SO₂的轉化率及SO₃的平衡濃度都比原來增大，d正確，答案選bd。
③根據圖像可知，b點時三氧化硫的含量最高，繼續增大氧氣的濃度平衡向正反應方向移動，SO₂的轉化率增大，所以在a、b、c三點所處的平衡狀態中，SO₂的轉化率最高的是c點。由于該反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，三氧化硫的含量降低。根據圖像可知，在氧氣的物質的量相同的情況下，T₂曲線表示的三氧化硫含量高，因此溫度是T₁＞T₂。