Question

19．恒温恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图1所示．（已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1）
请回答下列问题：
（1）写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297kJ•mol^-1．
（2）△H₂=-78.64kJ•mol^-1．
（3）恒温恒容时，1molSO₂和2molO₂充分反应，放出热量的数值比|△H₂|大（填“大”“小”或“相等”）．
（4）恒容条件下，下列措施中能使n（SO₃）/n（SO₂）增大的有c．
a．升高温度 
b．充入He气 
c．再充入1molSO₂（g）和1molO₂（g）  
d．使用催化剂
（5）某SO₂（g）和O₂（g）体系，时间t₁达到平衡后，改变某一外界条件，反应速率v与时间t的关系如图2所示，若不改变SO₂（g）和O₂（g）的量，则图中t₄时引起平衡移动的条件可能是升高温度；t₁-t₂对应的平衡常数为K₁，t₃-t₄对应的平衡常数为K₂，t₅-t₆对应的平衡常数为K₃，t₆-t₇对应的平衡常数为K₄，则K₁、K₂、K₃、K₄的大小关系为K₁=K₂＞K₃=K₄．
（6）利用催化氧化反应将SO₂转化为SO₃是工业上生产硫酸的关键步骤．某温度下，2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H=mkJ•mol^-1，K的大小与温度（T）的关系如图3中曲线所示，b点时v（正）＞v（逆）（填“＜”、“＞”或“=”）．反应热（△H）将不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）1molS完全燃烧放出297kJ热量，据此书写热化学方程式；
（2）根据2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1知，2mol二氧化硫完全反应生成196.6kJ热量，据此计算（1-0.2）mol=0.8mol二氧化硫完全反应放出的热量；
（3）该反应的正反应是放热反应，恒温恒容时，相当于增大压强，平衡正向移动，二氧化硫转化率增大；
（4）a．该反应的正反应是放热反应，升高温度平衡影响移动；
b．充入He气，二氧化硫、氧气和三氧化硫的浓度不变，平衡不移动； 
c．再充入1molSO₂（g）和1molO₂（g），相当于增大压强，平衡正向移动；  
d．使用催化剂平衡不移动；
（5）t₄时，正逆反应速率都增大，且逆反应速率增大倍数大于正反应增大倍数，平衡逆向移动；
化学平衡常数只与温度有关，该反应中升高温度平衡常数降低；
（6）该图中曲线为平衡常数与温度之间关系平衡曲线，b点浓度商小于该温度下的K，要使b点达到平衡状态，则平衡正向移动．

解答 解：（1）1molS完全燃烧放出297kJ热量，据此书写热化学方程式为硫的燃烧热的热化学方程式S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297 kJ•mol^-1；
故答案为：S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297 kJ•mol^-1；
（2）由图1可知，参加反应的n（SO₂）=1mol-0.2mol=0.8mol，根据热化学方程式：2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^- 1；可知，△H₂=0.4△H=0.4×-196.6kJ•mol^- 1=-78.64kJ•mol^-1；
故答案为：-78.64kJ•mol^-1 ；
（3）恒温恒容时，开始为1molSO₂和2molO₂ 与开始为1molSO₂和1molO₂ 相比，增大氧气的浓度，平衡正向移动，所以开始为1molSO₂和2molO₂ 的SO₂转化率高，放出热量的数值比|△H₂|大；
故答案为：大；
（4）a、反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，n（SO₃）减小，n（SO₂）增大，n（SO₃）/n（SO₂）减小，故a错误；
b、恒容条件下，充入氦气，反应混合物浓度不变，平衡不移动，n（SO₃）/n（SO₂）不变，故b错误；
c、再充入1molSO₂（g）和1molO₂ （g），等效为Ⅱ压强增大一倍，平衡正向移动，n（SO₃）/n（SO₂）增大，故c正确；
d、使用催化剂，加快反应速率，平衡不移动，n（SO₃）/n（SO₂）不变，故d错误．
故答案为：c；
（5）t₂～t₃段正逆速率都加快，且v（正）＞v（逆），平衡正向移动．t₄～t₅段正逆速率都加快，且v（正）＜v（逆），平衡逆向移动；该反应为体积减小的放热反应，若升高温度，平衡逆向移动，若增大压强，平衡正向移动，故t₂～t₃段为增大压强，t₄～t₅段为升高温度，t₆～t₇是加入催化剂，平衡常数随温度变化，不随浓度、压强、催化剂等条件改变，反应是放热反应，升温平衡逆向进行，平衡常数减小；平衡常数为K₁=K₂＞K₄=K₃；
故答案为：升高温度；K₁=K₂＞K₃=K₄ ；
（6）b点小于平衡状态，若达到平衡状态，平衡正向移动，所以v（正）＞v（逆）；
反应焓变和起始物质和终了物质能量有关，与变化过程无关，所以温度不变、反应焓变不变；
故答案为：＞；不变．

点评 本题考查化学平衡有关计算、外界条件对化学平衡移动影响、热化学方程式的书写等知识点，为高频考点，注意：平衡常数只与温度有关，与物质浓度、压强都无关，易错点是（4）b，只有改变条件能引起反应物或生成物浓度变化时才能使平衡发生移动，题目难度中等．