Question

13．Ⅰ：工業(yè)制硫酸時，利用接觸氧化反應(yīng)將SO ₂轉(zhuǎn)化為SO₃是一個關(guān)鍵步驟．
（1）某溫度下，2SO₂（g）+O ₂（g）?2SO₃（g）△H=-197kJ/mol．開始時在10L的密閉容器中加入8.0mol SO₂（g）和20.0mol O ₂（g），當反應(yīng)達到平衡時共放出394kJ的熱量，該溫度下的平衡常數(shù)K=0.56（保留兩位有效數(shù)字），若升高溫度時，K將減小（填“增大、減小或不變”）．
（2）若體積不變的條件下，下列措施中有利于提高SO₂的轉(zhuǎn)化率條件是AC（填字母）．
A．通入氧氣 B．移出氧氣 C．增大壓強 D．減小壓強 E．加入催化劑
（3）在硫酸工業(yè)生產(chǎn)過程中，有反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)），根據(jù)下表提供的不同條件下SO₂的轉(zhuǎn)化率（%）的數(shù)據(jù)，試選擇該反應(yīng)的適宜條件（以V₂O₅作催化劑）溫度450℃；壓強1×10⁵Pa．

	1×105Pa	5×105Pa	10×105Pa	50×105Pa	100×105Pa
450℃	97.5	98.9	99.2	99.6	99.7
500℃	85.6	92.9	94.9	97.7	98.3

（4）能判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是ACF．
A．容器的壓強不變                   B．混合氣體的密度不變
C．混合氣體中SO ₃的濃度不變         D．C（SO ₂）=C（SO ₃）
E．v 正（SO ₂）=v 正（SO ₃）          F．v 正（SO ₃）=2v 逆（O ₂）
Ⅱ：研究化學反應(yīng)原理對于生產(chǎn)生活是很有意義的．
（1）在0.10mol•L^-1硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉稀溶液充分攪拌，有淺藍色氫氧化銅沉淀生成，當溶液的pH=8時，c（Cu²⁺）=2.2×10^-8mol•L^-1（Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）．
（2）若在0.1mol•L^-1硫酸銅溶液中通入H₂S氣體，使Cu²⁺完全沉淀為CuS，此時溶液中的H⁺濃度是0.2mol•L^-1．

Answer 1

分析 Ⅰ：（1）根據(jù)熱化學方程式及放出的熱量可計算出平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量，進而求得平衡濃度，根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物濃度系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪之積求得平衡常數(shù)，根據(jù)溫度對平衡的影響判斷K的變化；
（2）A．可逆反應(yīng)中增加一種反應(yīng)物的濃度可以提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；
B．減小一種反應(yīng)物的濃度可以降低另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；
C．增大壓強，平衡向體積減小的方向移動；
 D．減小壓強，平衡向體積增大的方向移動；
 E．加入催化劑，對平衡沒有影響；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在溫度一定時，壓強對轉(zhuǎn)化率的影響，在壓強一定時，溫度對轉(zhuǎn)化率的影響，據(jù)此選擇合適的條件；
（4）根據(jù)正逆反應(yīng)速率相等、各組份的組成不變以及某些外部特征可判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)；
Ⅱ：研究化學反應(yīng)原理對于生產(chǎn)生活是很有意義的．
（1）溶液的pH=8即c（OH^-）=1×10^-6 mol•L^-1，根據(jù)Ksp[Cu（OH）₂]=c（Cu²⁺）•c²（OH^-）計算c（Cu²⁺）；
（2）根據(jù)溶液的電中性計算H⁺濃度．

解答 解：Ⅰ：（1）根據(jù)反應(yīng)2SO₂（g）+O ₂（g）?2SO₃（g）△H=-197kJ/mol，當放出394kJ的熱量時，生成SO₃的物質(zhì)的量為$\frac{394}{197}$×2mol=4mol，所以平衡時SO₂的濃度為$\frac{8.0mol-4mol}{10L}$=0.4mol/L，SO₃的濃度為0.4mol/L，O₂的濃度為$\frac{20mol-2mol}{10L}$=1.8mol/L，所以K=$\frac{0．{4}^{2}}{0．{4}^{2}×1.8}$=0.56，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡向逆反應(yīng)方程移動，平衡常數(shù)減小，
故答為：0.56；減��；
（2）A．可逆反應(yīng)中增加一種反應(yīng)物的濃度可以提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，所以通入氧氣，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高，故A正確；
B．減小一種反應(yīng)物的濃度可以降低另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，所以移出氧氣，二氧化硫的轉(zhuǎn)化下降高，故B錯誤；
C．該反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，增大壓強，平衡向體積減小的方向移動，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高，故C正確；
 D．減小壓強，平衡向體積增大的方向移動，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率減小，故D錯誤；
 E．加入催化劑，對平衡沒有影響；
故選AC；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在溫度一定時，壓強越大，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率越高，但增加的幅度不大，在壓強一定時，溫度越高轉(zhuǎn)化率越小，考濾生成成本等因素，所以選擇的條件是450℃，1×10⁵Pa，
故答案為：450℃；1×10⁵Pa；
（4）A．該反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，所以容器的壓強不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故A正確；
 B．該反應(yīng)前后氣體質(zhì)量守恒，體積不變，所以混合氣體的密度不變，不能判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．混合氣體中SO ₃的濃度不變，則反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故C正確；
D．C（SO ₂）=C（SO ₃），不能說明正逆反應(yīng)速率是否相等，故D錯誤；
E．v 正（SO ₂）=v 正（SO ₃），都是指正反應(yīng)速率，不能確定與逆反應(yīng)的關(guān)系，故E錯誤；
 F．v 正（SO ₃）=2v 逆（O ₂），說明正逆反應(yīng)速率相等，所以反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故F正確，
故選ACF；
Ⅱ：（1）根據(jù)題給Cu（OH）₂的溶度積即可確定pH=8時，c（OH^-）=10^-6mol/L，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，則c（Cu²⁺）=2.2×10^-8mol•L^-1，
故答案為：2.2×10^-8；
（2）在0.1mol•L^-1硫酸銅溶液中通入過量H₂S氣體，使Cu²⁺完全沉淀為CuS，此時溶液中的溶質(zhì)為硫酸，c（SO₄^2-）不變，為0.1mol•L^-1，由電荷守恒可知c（H⁺）為0.2mol•L^-1，
故答案為：0.2．

點評 本題考查了平衡狀態(tài)的判斷、蓋斯定律的應(yīng)用、溶度積常數(shù)的有關(guān)計算以及物質(zhì)的量濃度的有關(guān)計算等知識點，難度中等，答題時注意分析表中數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律．