Question

17．亞硫酰氯（SOCl₂）是一種液態(tài)的共價(jià)化合物，沸點(diǎn)78.8℃，熔點(diǎn)-105℃
它在電池中既是正極反應(yīng)物，又是電解質(zhì)溶液中的溶劑．亞硫酰氯（SOCl₂）和磺酰氯（SO₂Cl₂）均是實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的試劑．
已知：SO₂Cl₂（g）?SO₂（g）+Cl₂（g）△H=a kJ/mol；K₁  （Ⅰ）
SO₂（g）+Cl ₂（g）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）△H=b kJ/mol；K₂ （Ⅱ）
（1）反應(yīng)2SOCl₂（g）?SO₂Cl₂（g）+SCl₂（g）  的平衡常數(shù)K=$\frac{1}{{K}_{1}+{K}_{2}}$（用K₁、K₂表示）；該反應(yīng)△H=-（a+b）kJ/mol（用a、b表示）．
（2）為研究不同條件對(duì)（Ⅰ）中反應(yīng)的影響，在101kPa、475K時(shí)將27.0g SO₂Cl₂充入2.0L的容積不變的密閉容器中，經(jīng)過(guò)6min達(dá)到平衡，測(cè)得平衡時(shí)SO₂Cl₂轉(zhuǎn)化率為60%．則：
①6min時(shí)間內(nèi)Cl₂的平均反應(yīng)速率為0.01mol•L^-1•min^-1．
②平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為161.6kPa．
③若要使SO₂Cl₂的轉(zhuǎn)化率減小，除改變溫度外，還可改變條件是增大壓強(qiáng)（列舉一種）．
（3）右圖是容量型（Li/SOCl₂）電池，電池總方程式為：8Li+3SOCl₂═6LiCl+Li₂SO₃+2S．
①寫(xiě)出電池工作時(shí)正極的電極反應(yīng)式3SOCl₂+8e^-═6Cl^-+SO₃^2-+2S．
②若用此電池做電源，以鉑作電極電解100mL 0.2mol•L^-1CuSO₄溶液，當(dāng)兩極各產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下448mL的氣體時(shí)，電池負(fù)極消耗鋰的質(zhì)量是0.56g．

Answer 1

分析 （1）2SOCl₂（g）?SO₂Cl₂（g）+SCl₂（g） 是由（Ⅰ）、（Ⅱ）反寫(xiě)再相加得到，故平衡常數(shù)為兩者之積的倒數(shù)；方程式反寫(xiě)，則反應(yīng)熱的符號(hào)相反；
（2）①27g SO₂Cl₂的物質(zhì)的量為$\frac{27g}{135g/mol}$=0.02mol，6min達(dá)到平衡時(shí)SO₂Cl₂轉(zhuǎn)化率為60%，則轉(zhuǎn)化的SO₂Cl₂為0.012mol，則：
              SO₂Cl₂（g）?SO₂（g）+Cl₂（g）
起始量（mol）：0.02        0        0
變化量（mol）：0.012      0.012    0.012
平衡量（mol）：0.008      0.012     0.012
再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（Cl₂）；
②計(jì)算平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比；
③若要減小轉(zhuǎn)化率，可通過(guò)縮小容器體積即增大加壓強(qiáng)的方法；
（3）①Li失電子為負(fù)極，SOCl₂為正極，正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
②電解時(shí)，陽(yáng)極電極反應(yīng)為溶液中陰離子氫氧根離子失電子生成氧氣：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陰極電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，依據(jù)兩極生成氣體物質(zhì)的量結(jié)合電解過(guò)程中電子守恒計(jì)算便可求解．

解答 解：（1）2SOCl₂（g）?SO₂Cl₂（g）+SCl₂（g） 是由（Ⅰ）、（Ⅱ）反寫(xiě)再相加得到，故平衡常數(shù)為兩者之積的倒數(shù)，則：K=$\frac{1}{{K}_{1}+{K}_{2}}$，該反應(yīng)△H=-（a+b）kJ/mol，
故答案為：$\frac{1}{{K}_{1}+{K}_{2}}$；-（a+b）；
（2）①27g SO₂Cl₂的物質(zhì)的量為$\frac{27g}{135g/mol}$=0.2mol，6min達(dá)到平衡時(shí)SO₂Cl₂轉(zhuǎn)化率為60%，則轉(zhuǎn)化的SO₂Cl₂為0.12mol，則：
              SO₂Cl₂（g）?SO₂（g）+Cl₂（g）
起始量（mol）：0.2        0         0
變化量（mol）：0.12     0.12     0.12
平衡量（mol）：0.08     0.12     0.12
則v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.12mol}{2L}}{6min}$=0.01mol•L^-1•min^-1；
故答案為：0.01mol•L^-1•min^-1；
②平衡時(shí)總物質(zhì)的量為：0.08mol+0.12mol+0.12mol=0.32mol，故平衡時(shí)壓強(qiáng)為：$\frac{0.32mol}{0.2mol}$×101kPa=161.6kPa；
故答案為：161.6；
③若要減小轉(zhuǎn)化率，可通過(guò)縮小容器體積即增大加壓強(qiáng)的方法，也可起始時(shí)再容器中同時(shí)充入SO₂Cl₂和Cl₂或SO₂等；
故答案為：；增大壓強(qiáng)（或縮小容器體積）；
（3）①Li失電子為負(fù)極，SOCl₂為正極，正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，則正極電極方程式為：3SOCl₂+8e^-═6Cl^-+SO₃^2-+2S；
故答案為：3SOCl₂+8e^-═6Cl^-+SO₃^2-+2S；
②電解時(shí)，陽(yáng)極電極反應(yīng)為溶液中陰離子氫氧根離子失電子生成氧氣：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陰極電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，當(dāng)兩極各產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下448mL的氣體時(shí)，則生成的氧氣為$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，所以轉(zhuǎn)移電子為0.08mol，由電子守恒可知，消耗的Li為0.08mol，所以L(fǎng)i的質(zhì)量為0.08mol×7g/mol=0.56g；
故答案為：0.56g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、平衡常數(shù)、反應(yīng)熱計(jì)算、電解原來(lái)的應(yīng)用和計(jì)算等，需要學(xué)生具備知識(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，難度中等，注意把握三段法在化學(xué)平衡計(jì)算中的應(yīng)用以及電解池和原電池中電子守恒的應(yīng)用．