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-+SO32-+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.

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-+SO32-+2S;
故答案為:3SOCl2+8e-═6Cl-+SO32-+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.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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7.下列各組內(nèi)物質(zhì)不論以任何比例混合,只要當(dāng)混合物的質(zhì)量一定時(shí),混合物完全燃燒后生成的二氧化碳的量不變的是( 。
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8.某固體混合物可能由Al、(NH42SO4、MgCl2、FeCl2、AlCl3中的兩種或多種組成,現(xiàn)對(duì)該混合物做如下實(shí)驗(yàn),所得現(xiàn)象和有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示(氣體體積數(shù)據(jù)已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積):

關(guān)于該固體混合物,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.一定含有Al,其質(zhì)量為2.7g
B.一定含有(NH42SO4和MgCl2,且物質(zhì)的量相等
C.一定含有MgCl2和FeCl2
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5.下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.乙烯、1,3-丁二烯、聚乙烯均能與溴水發(fā)生加成反應(yīng)
B.實(shí)驗(yàn)室中要除去乙烷中混有的乙烯氣體,可以用通入H2催化加氫的方法
C.沸點(diǎn)由高到低依次為:正戊烷>異戊烷>新戊烷>正丁烷>異丁烷
D.室溫光照條件下,可以用CH4與氯氣制取純凈的一氯甲烷,該反應(yīng)屬于取代反應(yīng)

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12.有機(jī)物  可發(fā)生如下圖示反應(yīng),已知產(chǎn)物Y屬于脂類(lèi).下列說(shuō)法正確的是( 。
A.反應(yīng)③的條件是稀硫酸、加熱B.反應(yīng)①②的類(lèi)型不可能相同
C.有機(jī)產(chǎn)物X是一種純凈物D.Y、Z均可使酸性高錳酸鉀溶液褪色

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2.科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷交換膜為質(zhì)子導(dǎo)體,可以實(shí)現(xiàn)在低溫常壓條件下電化學(xué)方法合成氨,該方法N2和H2的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于現(xiàn)在工業(yè)上使用的氨合成法.其實(shí)驗(yàn)原理如圖所示.下列關(guān)于電化學(xué)合成氨的敘述不正確的是( 。
A.陰極的電極反應(yīng)是N2+6H++6e-=2NH3
B.陰極材料和陽(yáng)極材料都可選用鐵
C.H2在陽(yáng)極上發(fā)生反應(yīng)是H2-2e-=2H+
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9.一種氣態(tài)烷烴和氣態(tài)烯烴組成的混合物共10g,混合氣體密度是相同狀況下H2密度的12.5倍,該混合氣體通過(guò)裝有溴水的試劑瓶時(shí),試劑瓶總質(zhì)量增加了8.4g,組成該混合氣體的成分可能是(  )
A.乙烷和乙烯B.甲烷和丙烯C.甲烷和乙烯D.丙烷和丙烯

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6.下列各題中有關(guān)物質(zhì)的比較,請(qǐng)用“>”、“<”、“=”填空:
(1)酸性:H3PO4<HNO3,H2SO4<HClO4
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(3)氧化性:F2>S,N2<O2;
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7.我國(guó)科學(xué)家首次合成了一種過(guò)渡金屬的新核素${\;}_{72}^{185}$Hf,其單質(zhì)有延展性、不易被腐蝕等特點(diǎn),可應(yīng)用于高科技領(lǐng)域.185Hf可由180Hf轉(zhuǎn)化而成,下列有關(guān)180Hf、185Hf說(shuō)法正確的是( 。
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D.在元素周期表中的位置不同

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