Question

工業制硫酸時，利用催化氧化反應將SO₂轉化為SO₃是一個關鍵步驟。
（1）某溫度下，2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g） △H="-197" kj／mol。開始時在10 L的密閉容器中加入4．0 mol SO₂（g）和10．0 mol O₂（g），當反應達到平衡時共放出197kJ的熱量，該溫度下的平衡常數K=   ，升高溫度K將   （填“增大、減小或不變”）。
（2）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2mol SO₂和1mol O₂，發生下列反應：
2SO₂（g）+O₂（g）       2SO₃（g），達到平衡后，改變下述條件，SO₂、O₂、SO₃的平衡濃度都比原來增大的是   （填字母）。
A．恒溫恒容，充入2mol SO₃    B．恒溫恒容，充入2mol N₂
C．恒溫恒壓，充入1 mol SO₃   D．升高溫度
（3）在一密閉容器中進行下列反應：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g），化學興趣小組的同學探究了其他條件不變時，改變某一條件時對上述反應的影響，并根據實驗數據作出了下列關系圖。下列判斷中正確的是   （填字母）。

A．圖Ⅰ研究的是不同催化劑對反應的影響，且乙使用的催化劑效率較高
B．圖Ⅱ研究的是壓強對反應的影響，且甲的壓強較高
C．圖Ⅱ研究的是溫度對反應的影響，且乙的溫度較低
D．圖Ⅲ研究的是不同催化劑對反應的影響，且甲使用的催化劑效率較高
（4）某實驗小組設想如下圖所示裝置用電化學原理生產硫酸，寫出通入SO₂的電極的電極反應式：   。

（5）焙燒產生的SO₂可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa時：
SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）   △H₁="-197" kJ／mol；
H₂O（g）=H₂O（1）   △H₂="-44" kJ／mol：
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（1）  H₃="-545" kJ／mol。
寫出SO₃（g）與H₂O（1）反應的熱化學方程式是   。
（6）由硫酸可制得硫酸鹽．在一定溫度下，向K₂SO₄溶液中滴加Na₂CO₃溶液和BaCl₂溶液，當兩種沉淀共存時，SO₄^2-和CO₃^2-的濃度之比   。[已知該溫度時，Ksp（BaSO₄）=1．3x10^-10，Ks_P（BaCO₃）=5．2x10^-9]。

Answer 1

（1）10/9 （2分） 減小（2分）
（2）A（2分） 
（3）CD（2分）
（4）SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺（2分）
（5）SO₃（g） + H₂O（1）  H₂SO₄（l）      △H₁= －130kJ/mol；（3分） 
（6）1：40（2分）

試題分析：（1）反應達到平衡時共放出197kJ的熱量，根據熱化學方程式可知反應了2.0mol SO₂和1.0mol O₂，
根據三段式進行計算： 2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）
起始濃度（mol?L?¹）   0.4       1            0
轉化濃度（mol?L?¹）   0.2      0.1           0.2
平衡濃度（mol?L?¹）   0.2      0.9           0.2
該溫度下的平衡常數K= 0.2²÷（0.2²×0.9）=10/9；因為該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向左移動，所以K將減小。
（2）A、保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃，平衡向逆反應分析移動，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，正確；B、保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂，對平衡移動沒有影響，各物質的濃度不變，錯誤；C、保持溫度和容器內壓強不變，充入1mol SO₃，處于等效平衡狀態，濃度不變，錯誤；D、升高溫度，平衡向逆反應分析移動，SO₃的濃度減小，錯誤。
（3）A、催化劑不影響平衡，SO₃的濃度相等，與圖像不符合，錯誤；B、甲的反應速率快，所以甲的壓強大，平衡向右移動，SO₂的轉化率大，與圖像不符合，錯誤；C、甲的反應速率快，所以甲的溫度高，平衡向左移動，SO₂的轉化率小，與圖像符合，正確；D、催化劑加快反應速率，不影響平衡，與圖像符合，正確。
（4）依據圖中所示裝置，二氧化硫失電子發生氧化反應，在水溶液中轉化為硫酸；電極反應為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺。
（5）首先寫出SO₃與水反應的化學方程式并注明狀態，然后根據蓋斯定律求出反應熱，?H=-1/2?H₁-?H₂+1/2?H₃=－130kJ?mol?¹，即可寫出熱化學方程式。
（6）c(SO₄²?)：c(CO₃²?)=Ksp(BaSO₄）/c(Ba²⁺)：Ksp(BaCO₃）/c(Ba²⁺)=Ksp(BaSO₄）/Ksp(BaCO₃）=1：40