Question

【题目】近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储，过程如下：

（1）反应Ⅰ：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) △H1=+551kJmol-1

反应Ⅲ：S(g)+O2(g)=SO2(g) △H3=-297kJmol-1

反应Ⅱ的热化学方程式：____________________。

（2）对反应Ⅱ，在某一投料比时，两种压强下，H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如右图所示，p2______p1（填“＞”或“＜”），得出该结论的理由是__________。

（3）I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下，将ii补充完整

i．SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O

ii．I2+2H2O+______=______+______+2I-

（4）探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18 mLSO2饱和溶液加入到2mL下列试剂中，密闭放置观察现象，（已知：I2易溶解在KI溶液中）

序号	A	B	C	D
试剂组成	0.4molL-1 KI	amolL-1 KI 0.2molL-1H2SO4	0.2molL-1H2SO4	0.2molL-1 KI 0.0002 molI2
实验现象	溶液变黄，一段时间后出现浑浊	溶液变黄，出现浑浊较A快	无明显现象象	溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快

① B是A的对比实验，则a=______。

②比较A、B、C，可得出的结论是______。

③实验表明，SO2的歧化反应速率D＞A．结合i，ii反应速率解释原因：______。

Answer 1

【答案】3SO2(g)+2H2O (g)2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=254 kJ·mol1 > 反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强使反应正向移动，H2SO4 的物质的量增大体系总物质的量减小，H2SO4的物质的量分数增大 SO2 SO42 4H+ 0.4 I是SO2歧化反应的催化剂，H+单独存在时不具有催化作用，但H+可以加快歧化反应速率 反应ii比i快；D中由反应ii产生的H+使反应i加快

【解析】

（1）由题给示意图可知，反应Ⅱ为二氧化硫发生歧化反应生成硫酸和硫，反应的化学方程式为：3SO2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）+S（s）,由盖斯定律可知，反应Ⅲ—反应Ⅰ得反应Ⅱ，则△H2=△H3—△H1=（—297kJ·mol-1）—（+55 kJ·mol-1）=—352 kJ·mol-1，则热化学方程式为：3SO2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）+S（s）△H=—352 kJ·mol-1，故答案为：3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=254 kJ·mol1；

（2）反应Ⅱ为气态物质化学计量数减少的反应，增大压强化学平衡正向移动，硫酸的质量分数增大，则p2大于p1，故答案为：>；反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强使反应正向移动，H2SO4 的物质的量增大体系总物质的量减小，H2SO4的物质的量分数增大；

（3）由题意可知，I—为反应的催化剂，则反应ⅱ的反应物为I2、SO2和水，生成物为氢碘酸和硫酸，反应的离子方程式为：I2+SO2+2 H2O=4H++2I—+ SO42—，故答案为：SO2；SO42 ；4H+；

（4）①A与B是探究H+浓度对反应速率的影响，因此A和B中KI溶液浓度必须相同，则a为0.4mol/L，故答案为：0.4mol/L；

②对比A、B、C的实验现象可知，酸性条件下，I—的催化能力加强，故答案为：I是SO2歧化反应的催化剂，H+单独存在时不具有催化作用，但H+可以加快歧化反应速率；

③由A、D实验现象对比可知，增大I2浓度，反应ⅱ的反应速率加快，H+浓度增大，加强了I—的催化能力，故答案为反应ii比i快；D中由反应ii产生的H+使反应i加快。