Question

【題目】近年來，研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲。過程如圖：

（1）反應(yīng)Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) ΔH1＝＋551 kJ·mol－1

反應(yīng)Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3＝－297 kJ·mol－1

反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式：_________。

（2）對反應(yīng)Ⅱ，在某一投料比時，兩種壓強下，H2SO4在平衡體系中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。p2___p1(填“>”或“<”)，得出該結(jié)論的理由是____。

（3）I－可以作為水溶液中SO2歧化反應(yīng)的催化劑，可能的催化過程如下。將ⅱ補充完整。

ⅰ.SO2＋4I－＋4H＋===S↓＋2I2＋2H2O

ⅱ.I2＋2H2O＋_____===_____＋____＋2I－

（4）探究ⅰ、ⅱ反應(yīng)速率與SO2歧化反應(yīng)速率的關(guān)系，實驗如下：分別將18 mLSO2飽和溶液加入2 mL下列試劑中，密閉放置觀察現(xiàn)象。(已知：I2易溶解在KI溶液中)

①B是A的對比實驗，則a＝_____。

②比較A、B、C，可得出的結(jié)論是_______。

③實驗表明，SO2的歧化反應(yīng)速率D>A。結(jié)合ⅰ、ⅱ反應(yīng)速率解釋原因：________。

Answer 1

【答案】3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s) ΔH2＝－254kJ·mol－1 > 反應(yīng)Ⅱ是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，溫度一定時，增大壓強使反應(yīng)正向移動，H2SO4的物質(zhì)的量增大，體系總物質(zhì)的量減小，H2SO4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大 SO2 SO42- 4H＋ 0.4 I－是SO2歧化反應(yīng)的催化劑，H＋單獨存在時不具有催化作用，但H＋可以加快歧化反應(yīng)速率 反應(yīng)ⅱ比ⅰ快；D中由反應(yīng)ⅱ產(chǎn)生的H＋使反應(yīng)ⅰ加快

【解析】

(1)根據(jù)圖知,反應(yīng)II為3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)，將方程式IIII即得3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s),△H=(+551kJmol1)(297kJmol1)=254kJ/mol，

故答案為：3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)，△H=254kJ/mol；

(2)相同溫度下,增大壓強,平衡正向移動,導(dǎo)致硫酸在平衡體系中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大,根據(jù)圖知,相同溫度下,達到平衡狀態(tài)時硫酸含量：P1<P2,說明壓強P2>P1，

故答案為：>；當(dāng)溫度相同時，增大壓強，平衡正向移動，導(dǎo)致硫酸在平衡體系中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大；

(3)化學(xué)反應(yīng)中的催化劑在第一個反應(yīng)中作反應(yīng)物、第二個反應(yīng)中作生成物,總方程式為得3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s),催化過程中i:SO2+4I+4H+=S↓+2I2+2H2O,說明I、H+在i中作反應(yīng)物,在ii中作生成物,同時ii中還生成H2SO4,根據(jù)元素守恒知,反應(yīng)物還有SO2，所以ii中方程式應(yīng)該為：I2+2H2O+SO2═4H++SO42+2I，

答案為：SO2;4H+;SO42；

(4)①B是A的對比實驗,所用c(KI)應(yīng)該相等，否則無法得出正確結(jié)論，所以a=0.4，

故答案為：0.4；

②比較A. B.C,A中只含KI、B中含有KI和硫酸、C中只含硫酸,反應(yīng)快慢順序是B>A>C,且C中沒有明顯現(xiàn)象,說明不反應(yīng),B中含有酸導(dǎo)致其反應(yīng)速率加快,所以得出的結(jié)論是：在酸性條件下,SO2與I反應(yīng)速率更快,且SO2與稀硫酸不發(fā)生反應(yīng)，

故答案為：在酸性條件下,SO2與I反應(yīng)速率更快,且SO2與稀硫酸不發(fā)生反應(yīng)；

③反應(yīng)i、ii知,SO2先和I反應(yīng)生成I2,I2再和SO2進一步反應(yīng),D中KI溶液溶解了I2，導(dǎo)致D中的ii的反應(yīng)較A快，所以看到的現(xiàn)象是：D中出現(xiàn)渾濁較A快，

故答案為：反應(yīng)i、ii知,SO2先和I反應(yīng)生成I2,I2再和SO2進一步反應(yīng),D中KI溶液溶解了I2，導(dǎo)致D中的ii的反應(yīng)較A快。