Question

工业制硫酸时，利用催化氧化反应将SO₂转化为SO₃是一个的关键步骤．
（1）某温度下，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）△H=-98kJ?mol^-1．
开始时在100L的密闭容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0mol O₂（g），当反应达到平衡时共放出热量196kJ，该温度下平衡常数K=

 

．
（2）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSO₂和1molO₂，发生下列反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），达到平衡后改变下述条件，SO₂、O₂、SO₃气体平衡浓度都比原来增大的是

 

（填字母）．
A．保持温度和容器体积不变，充入2mol SO₃
B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N₂
C．保持温度和容器体积不变，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂
D．保持温度和容器内压强不变，充入1mol SO₃
E．升高温度
（3）某人设想以如图所示装置用电化学原理生产硫酸，写出通入SO₂的电极的电极反应式：

 

．检验其中产物有SO₄^2-的具体操作为

 

．
（4）常温时，BaSO₄的Ksp═1.08x10^-10．现将等体积的BaCl₂溶液与2.0x10^-3mol/l的Na₂SO₄溶液混合．若要生成BaSO₄沉淀，BaCl₂溶液的最小浓度为

 

．
（5）下列关于2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反应的图象中，正确的是

 

．
（6）SO₂有氧化性又有还原性，还有漂白性．将SO₂气体通入酸性KMnO₄中，酸性KMnO₄褪色，其中SO₂体现出的性质是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,二氧化硫的化学性质

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）利用三段式法计算平衡浓度，根据平衡常数表达式计算；
（2）根据平衡移动的方向判断；
（3）原电池负极发生氧化反应，SO₂被氧化生成SO₄^2-；SO₄^2-的检验加入可溶的钡盐；
（4）计算混合后硫酸根的浓度，根据K_sp（BaSO₄）=c（Ba²⁺）?c（SO₄^2-）计算硫酸根沉淀时溶液中c（Ba²⁺），原氯化钡溶液为此时钡离子浓度的2倍，注意溶液混合后各种物质的浓度降为原来的一半；
（5）升高温度，加快反应速率到达平均的时间缩短，逆反应速率增大更多，平衡向逆反应方向移动，三氧化硫的含量降低；增大压强，加快反应速率到达平均的时间缩短，正反应速率增大更多，平衡向正反应方向移动，三氧化硫的含量增大，据此结合图象判断；
（6）根据化合价的升降来确定电子的转移个数从而确定氧化剂和还原剂．

解答： 解：（1）SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1，在100L的密闭容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0molO₂（g），当反应达到平衡时共放出热量196kJ，则消耗SO₂ 2mol，
     SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1，
起始 4.0mol         10.0mol      0
转化 2.0mol         1.0mol      2mol
平衡 2.0mol         9.0mol      2mol
则平衡时：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，故答案为：3.33；
（2）A．保持温度和容器体积不变，充入2mol SO₃，平衡向逆反应分析移动，则SO₂、O₂、SO₃气体平衡浓度都比原来增大，故A正确；
B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N₂，对平衡移动没有影响，各物质的浓度不变，故B错误；
C．保持温度和容器体积不变，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂，平衡向正反应方向移动，则SO₂、O₂、SO₃气体平衡浓度都比原来增大，故C正确；
D．保持温度和容器内压强不变，充入1mol SO₃，处于等效平衡状态，浓度不变，故D错误；
E．升高温度，平衡向逆反应分析移动，SO₃的浓度减小，故E错误；
故答案为：A、C；
（3）原电池负极发生氧化反应，SO₂被氧化生成SO₄^2-，负极电极反应式为SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，SO₄^2-的检验取少量溶液于试管中加入盐酸，无明显现象，再加入BaCl₂溶液，若产生白色沉淀说明溶液中含SO₄^2-，
故答案为：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；取少量溶液于试管中加入盐酸，无明显现象，再加入BaCl₂溶液，若产生白色沉淀说明溶液中含SO₄^2-；
（4）等体积混合后，c（SO₄^2-）=

1

2

×2.0×10^-3mol/L=1.0×10^-3mol/L，故BaSO₄沉淀所需Ba²⁺离子的最小浓度为c（Ba²⁺）=

1.08×10-10

10-3

mol/L=1.08×10^-7mol/L，故原BaCl₂溶液的浓度为2×1.08×10^-7mol/L=2.16×10^-7mol/L，故答案为：2.16×10^-7mol/L；  
（5）A．升高温度，逆反应速率增大更多，平衡向逆反应方向移动，图象与实际符合，故A正确；
B．升高温度，平衡向逆反应方向移动，三氧化硫的含量降低，图象与实际符合，故B正确；
C．升高温度，加快反应速率到达平均的时间缩短，逆反应速率增大更多，平衡向逆反应方向移动，三氧化硫的含量降低，图象与实际不符，故C错误；
D．增大压强，加快反应速率到达平均的时间缩短，正反应速率增大更多，平衡向正反应方向移动，三氧化硫的含量增大，图象与实际符合，故D正确；
故答案为：ABD；
（6）最高价元素只有氧化性，最低价元素只有还原性，中间价态的元素既有氧化性又有还原性；将SO₂气体通入酸性KMnO₄中，酸性KMnO₄褪色，高锰酸钾中锰元素是最高价具有氧化性，二氧化硫具有还原性，故答案为：还原性．

点评：本题考查了平衡状态的判断、溶度积常数的有关计算、电化学知识，等知识点，难度较大．