Question

含硫化合物在工业生产中有广泛的用途。

（1）SO2可用于工业生产SO3。

①在一定条件下，每生成8g SO3气体，放热9.83kJ。该反应的热化学方程式为________。

②在500℃，催化剂存在的条件下，向容积为1L的甲、乙两个密闭容器中均充入 2 mol SO2和1 mol O2。甲保持压强不变，乙保持容积不变，充分反应后均达到平衡。

I．平衡时，两容器中SO3体积分数的关系为：甲_______乙（填“>”、“<”或“ =”）。

II．若乙在t1 min时达到平衡，此时测得容器乙中SO2的转化率为90%，则该

反应的平衡常数为_______；保持温度不变，t2 min时再向该容器中充入1 mol SO2和1 mol SO3，t3min时达到新平衡。请在下图中画出t2~t4 min内正逆反应速率的变化曲线（曲线上必须标明V正、V逆  ）

（2）硫酸镁晶体（MgSO4·7H2O )在制革、医药等领域均有广泛用途。4.92g硫酸镁晶体受热脱水过程的热重曲线（固体质量随温度变化的曲线）如右图所示。

①固体M的化学式为__________。

②硫酸镁晶体受热失去结晶水的过程分为_________个阶段。

③N转化成P时，同时生成另一种氧化物，该反应的化学方程式为_________。

 

Answer 1

（1）①2SO2（g）+O2（g）?2 SO3（g）△H=-196.6 kJ/mol

 ②I  ＞          II  810 L/mol

（2）①MgSO4?H2O  ② 2     ③MgSO4MgO+SO3↑

【解析】（1）①在一定条件下，每生成8gSO3的物质的量为0.1mol，放热9.83kJ，则每生成1mol三氧化硫反应放热98.3KJ，所以该反应的热化学方程式为：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-196.6 kJ/mol。

②I．2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）正反应是体积缩小的反应，在500℃，催化剂存在的条件下，向容积为1L的甲、乙两个密闭容器中均充入2mol SO2和1mol O2，起始时甲、乙两容器体积相同，甲保持压强不变，乙保持容积不变，充分反应后均达到平衡，甲为了保持压强不变，容器的体积不断减小，这一过程相当于到达平衡后的乙对容器加压，加压平衡正移．因此，达平衡时，甲容器中SO3体积分数大于乙容器中的三氧化硫，故答案为＞；

II．乙在t1min时达到平衡，此时测得容器乙中的转SO2化率为90%，则2mol SO2和1mol O2在1L密闭容器在t1min内各物质浓度发生的变化如下：

               2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）

起始浓度（mol/L）  2          1            0

变化浓度（mol/L）1.8        0.9          1.8

平衡浓度（mol/L）0.2        0.1          1.8

该反应的平衡常数为：k= C2(SO3)/C2(SO2)×C(O2)=（1.8mol/L）2/（0.2mol/L）2×（0.1mol/L）=810 L/mol。保持温度不变t2min时，化学平衡常数不变，再向该容器中充入1molSO2和1mol SO3，反应物SO2和生成物SO3，浓度在t2时都瞬间增加，所以t2时瞬间反应速率增大，在1L密闭容器在t2min内各物质浓度如下：

                       2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g），

起始浓度（mol/L） 1.2          0.1        2.8    

此时浓度商为：QC= C2(SO3)/C2(SO2)×C(O2)=（2.8mol/L）2/（1.2mol/L）2×（0.1mol/L）＜K=810 L/mol，平衡向正反应方向移动，t3min时达到新平衡，图象如图所示

（2）①依据图象分析在150℃时固体质量变为2.76g，硫酸镁晶体加热失去结晶水，质量减小，设失去结晶水x个，则4.92g MgSO4?7H2O样品物质的量=4.92g÷246g/mol=0.02mol，

MgSO4?7H2OMgSO4?（7-x）H2O+xH2O

0.02mol               0.02xmol          

0.02xmol×18g/mol=4.92g-2.76g=2.16g

x=6   所以加热到150℃时固体为MgSO4?H2O

②依据图象分析在200℃时固体质量变为2.40g，硫酸镁晶体加热失去结晶水，质量减小，设失去结晶水Y个，

MgSO4?7H2O MgSO4?（7-Y）H2O+YH2O

0.02mol                           0.02Ymol     

0.02Ymol×18g/mol=4.92g-2.40g=2.52g，  x=7 

所以加热到200℃时固体为MgSO4，所以硫酸镁晶体受热失去结晶水的过程分为两个阶段。故答案为2；    

③硫酸镁晶体（MgSO4?7H2O）加热到200℃N时固体为硫酸镁，硫酸镁只含三种元素，N转化成P时，同时生成另一种氧化物，另一种氧化物只能是硫的氧化物，因镁的化合价未变，所以氧化物为三氧化硫，从图象中可知P时，固体质量为0.8克，氧化镁的物质的量为0.8g÷40g/mol=0.02mol，N转化成P时减少的固体质量2.40g-0.8=1.6g，硫的物质的量等于硫酸镁晶体的物质的量为0.02mol，所以氧元素的质量为1.6g-0.02mol×32g/mol=0.96g，物质的量为0.96g÷6g/mol=0.06mol，所以硫与氧的物质的量比为：0.02：0.06=1：3，进一步验证为三氧化硫，所以反应为：MgSO4MgO+SO3↑。