Question

运用化学反应原理研究元素及其化合物的反应对生产、生活有重要意义．
请回答下列问题：
（1）工业上以辉铜矿（主要成分 Cu₂S）为原料，采取火法熔炼工艺生产铜．该过程中有如下反应：
2Cu₂S（s）+3O₂（g）=2Cu₂O（s）十2SO₂（g）△H=-768.2KJ?mol^-1
2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）=6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0KJ?mol^-1
则反应Cu₂S（s）+O₂（g）=2Cu（s）+SO₂（g）的△H=

-217.4kJ?mol^-1

．
（2）硫酸生产中涉及反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）．     
①一定条件下，的平衡转化率和温度的关系如右图所示．该反应的△H

＜

O（填“＞”或“＜”）．反应进行到状态D时，v_正

＞

v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．?
②某温度时，将4molSO₂和2molO₂通入2L密闭容器中，10min时反应达到平衡状态，测得SO₃的浓度为1.6mol?L^-1，则0～10min内的平均反应速率v（SO₂）=

0.16nol/（L?min）

，该温度下反应的平衡常数K=

80L?mol^-1

．
③下列叙述能证明该反应已经达到化学平衡状态的是（填标号，下同）

AB

A．容器内压强不再发生变化          B．SO₂的体积分数不再发生变化?
C．容器内气体质量不再发生变化      D．容器内气体密度不再发生变化?
④以下操作将引起平衡向正反应方向移动并能提高SO₂转化率的是

A

?
A．向容器中通入少量O₂ B．向容器中通入少量SO₂?C．使用催化剂    D．升高温度?E．恒容通入少量氦气?
⑤气体SO₂是大气污染物，可选用下列试剂中的

cd

吸收．
a．浓H₂SO₄     b．稀HNO₃   c．NaOH溶液   d．氨．

Answer 1

分析：（1）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以合适的系数进行适当的加减，反应热也乘以相应的系数进行相应的加减；
（2）①由图可知，温度越高SO₂的转化率越小，即升高温度平衡向逆反应移动；
状态D时的SO₂的转化率为80%，未达到90%，反应向正反应进行；
②根据v=

△c

△t

计算v（SO₃），利用速率之比等于化学计量数之比计算v（SO₂）；
根据SO₃平衡时的浓度，利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数k=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

计算；
③当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，据此判断，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
④根据化学平衡的影响因素来分析，注意增大SO₂用量，平衡向正反应移动，但SO₂转化率降低；
⑤选择试剂可以吸收SO₂，但不能产生新的有害气体．

解答：解：（1）已知：①2Cu₂S（s）+3O₂（g）=2Cu₂O（s）十2SO₂（g）△H=-768.2KJ?mol^-1
②、2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）=6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0KJ?mol^-1
根据盖斯定律，①+②的3Cu₂S（s）+3O₂（g）=6Cu（s）+3SO₂（g），故△H=

1

3

×（-768.2KJ?mol^-1+116.0KJ?mol^-1）=-217.4kJ?mol^-1；
故答案为：-217.4kJ?mol^-1；
（2）①由图可知，温度越高SO₂的转化率越小，即升高温度平衡向逆反应移动，故正反应是放热反应，即△H＜0；
状态D时的SO₂的转化率为80%，未达到90%，反应向正反应进行，v_正＞v_逆；
故答案为：＜；＞；
②10min时反应达到平衡状态，SO₃的浓度为1.6mol?L^-1，故v（SO₃）=

1.6mol/L

10min

=0.16nol/（L?min），速率之比等于化学计量数之比，所以v（SO₂）=v（SO₃）=0.16nol/（L?min）；
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）．     
开始（mol/L）：2        1        0
变化（mol/L）：1.6     0.8      1.6
平衡（mol/L）：0.4     0.2      1.6
所以该温度下平衡常数k=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

=

1．62

0．42×0.2

L?mol^-1=80L?mol^-1；
故答案为：0.16nol/（L?min）；80L?mol^-1；
③A．随反应进行气体的物质的量减少，压强降低，容器内压强不再发生变化，说明到达平衡，故A正确；
B．达到平衡状态时，各物质的百分含量不变，SO₂的体积分数不再发生变化，?说明到达平衡，故B正确；
C．反应混合物都是气体，质量始终不变，容器内气体质量不再发生变化，不能说明到达平衡，故C错误；
D．反应混合物都是气体，质量不变，容器的容积不变，混合气体的密度始终不变，容器内气体密度不再发生变化，不能说明到达平衡，故D错误；
故选AB；?
④A．向容器中通入少量O₂，即增大氧气的浓度，能使平衡正向移动并能提高SO₂转化率，故A正确；
B．向容器中通入少量SO₂，即增大二氧化硫的浓度，能使平衡正向移动但是能降低了SO₂转化率，故B错误；
C．使用催化剂，不会影响化学平衡的移动，也不会改变二氧化硫的转化率，故C错误；
D．升高温度，化学平衡向逆反应移动，SO₂转化率降低，故D错误；
E．向容器中通入少量氦气，当恒容时，各组分的浓度不变，则平衡不移动，故E错误；
故选A；
⑤a．浓H₂SO₄不能吸收SO₂，故a错误；
b．稀HNO₃具有强氧化性，稀HNO₃吸收SO₂，有NO生成，NO有毒，污染空气，故b错误；
c．NaOH溶液吸收SO₂生成亚硫酸钠，故c正确；
d．氨水吸收SO₂生成亚硫酸铵，故d正确；
故选cd；

点评：考查利用盖斯定律进行反应热计算、化学反应速率计算、平衡常数、化学平衡状态判断与影响因素等，题目综合性较大，难度中等，注意化学平衡判断，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态．