Question

工業(yè)制硫酸時(shí)，利用催化氧化反應(yīng)將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是一個(gè)的關(guān)鍵步驟．
（1）某溫度下，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）△H=-98kJ?mol^-1．
開(kāi)始時(shí)在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0mol O₂（g），當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出熱量196kJ，該溫度下平衡常數(shù)K=

 

．
（2）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2molSO₂和1molO₂，發(fā)生下列反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），達(dá)到平衡后改變下述條件，SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來(lái)增大的是

 

（填字母）．
A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂
D．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1mol SO₃
E．升高溫度
（3）某人設(shè)想以如圖所示裝置用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸，寫出通入SO₂的電極的電極反應(yīng)式：

 

．檢驗(yàn)其中產(chǎn)物有SO₄^2-的具體操作為

 

．
（4）常溫時(shí)，BaSO₄的Ksp═1.08x10^-10．現(xiàn)將等體積的BaCl₂溶液與2.0x10^-3mol/l的Na₂SO₄溶液混合．若要生成BaSO₄沉淀，BaCl₂溶液的最小濃度為

 

．
（5）下列關(guān)于2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反應(yīng)的圖象中，正確的是

 

．
（6）SO₂有氧化性又有還原性，還有漂白性．將SO₂氣體通入酸性KMnO₄中，酸性KMnO₄褪色，其中SO₂體現(xiàn)出的性質(zhì)是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）利用三段式法計(jì)算平衡濃度，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
（2）根據(jù)平衡移動(dòng)的方向判斷；
（3）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂被氧化生成SO₄^2-；SO₄^2-的檢驗(yàn)加入可溶的鋇鹽；
（4）計(jì)算混合后硫酸根的濃度，根據(jù)K_sp（BaSO₄）=c（Ba²⁺）?c（SO₄^2-）計(jì)算硫酸根沉淀時(shí)溶液中c（Ba²⁺），原氯化鋇溶液為此時(shí)鋇離子濃度的2倍，注意溶液混合后各種物質(zhì)的濃度降為原來(lái)的一半；
（5）升高溫度，加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量降低；增大壓強(qiáng)，加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短，正反應(yīng)速率增大更多，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量增大，據(jù)此結(jié)合圖象判斷；
（6）根據(jù)化合價(jià)的升降來(lái)確定電子的轉(zhuǎn)移個(gè)數(shù)從而確定氧化劑和還原劑．

解答： 解：（1）SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1，在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0molO₂（g），當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出熱量196kJ，則消耗SO₂ 2mol，
     SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1，
起始 4.0mol         10.0mol      0
轉(zhuǎn)化 2.0mol         1.0mol      2mol
平衡 2.0mol         9.0mol      2mol
則平衡時(shí)：c（SO₂）=0.02mol/L，c（O₂）=0.09mol/L，c（SO₃）=0.02mol/L，
所以k=

0.02

0.02× 0.09

=3.33，故答案為：3.33；
（2）A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃，平衡向逆反應(yīng)分析移動(dòng)，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來(lái)增大，故A正確；
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂，對(duì)平衡移動(dòng)沒(méi)有影響，各物質(zhì)的濃度不變，故B錯(cuò)誤；
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來(lái)增大，故C正確；
D．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1mol SO₃，處于等效平衡狀態(tài)，濃度不變，故D錯(cuò)誤；
E．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)分析移動(dòng)，SO₃的濃度減小，故E錯(cuò)誤；
故答案為：A、C；
（3）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂被氧化生成SO₄^2-，負(fù)極電極反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，SO₄^2-的檢驗(yàn)取少量溶液于試管中加入鹽酸，無(wú)明顯現(xiàn)象，再加入BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀說(shuō)明溶液中含SO₄^2-，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；取少量溶液于試管中加入鹽酸，無(wú)明顯現(xiàn)象，再加入BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀說(shuō)明溶液中含SO₄^2-；
（4）等體積混合后，c（SO₄^2-）=

1

2

×2.0×10^-3mol/L=1.0×10^-3mol/L，故BaSO₄沉淀所需Ba²⁺離子的最小濃度為c（Ba²⁺）=

1.08×10-10

10-3

mol/L=1.08×10^-7mol/L，故原BaCl₂溶液的濃度為2×1.08×10^-7mol/L=2.16×10^-7mol/L，故答案為：2.16×10^-7mol/L；  
（5）A．升高溫度，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，圖象與實(shí)際符合，故A正確；
B．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量降低，圖象與實(shí)際符合，故B正確；
C．升高溫度，加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量降低，圖象與實(shí)際不符，故C錯(cuò)誤；
D．增大壓強(qiáng)，加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短，正反應(yīng)速率增大更多，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，三氧化硫的含量增大，圖象與實(shí)際符合，故D正確；
故答案為：ABD；
（6）最高價(jià)元素只有氧化性，最低價(jià)元素只有還原性，中間價(jià)態(tài)的元素既有氧化性又有還原性；將SO₂氣體通入酸性KMnO₄中，酸性KMnO₄褪色，高錳酸鉀中錳元素是最高價(jià)具有氧化性，二氧化硫具有還原性，故答案為：還原性．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了平衡狀態(tài)的判斷、溶度積常數(shù)的有關(guān)計(jì)算、電化學(xué)知識(shí)，等知識(shí)點(diǎn)，難度較大．