Question

研究硫及其化合物的性质有重要意义。
（1）Cu₂S在高温条件下发生如下反应：
2Cu₂S(s)+3O₂(g)=2Cu₂O(s)+2SO₂(g)   ⊿H=－773kJ/mol
当该反应有1.2mol电子转移时,反应释放出的热量为           kJ。
（2）硫酸工业生产中涉及反应：2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)，SO₂的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。

①压强：P₁                       P₂（填“＞”、“=”或“<”）。
②平衡常数：A点               B点（填“＞”、“=”或“<”）。
③200℃下，将一定量的SO₂和O₂充入体积不变的密闭容器中，经10min后测得容器中各物质的物质的量浓度如下表所示:

气体	SO2	O2	SO3
浓度（mol/L）	0.4	1.2	1.6

 
能说明该反应达到化学平衡状态的是                                  。
a．SO₂和O₂的体积比保持不变
b．体系的压强保持不变
c．混合气体的密度保持不变
d．SO₂和SO₃物质的量之和保持不变
计算上述反应在0~10min内，υ(O₂)=                             。
（3）一定温度下，用水吸收SO₂气体时，溶液中水的电离平衡             移动（填“向左”“向右”或“不”）；若得到pH=3的H₂SO₃溶液，试计算溶液中              。（已知该温度下H₂SO₃的电离常数：K_a1=1.0×10^-2 mol/L，K_a2=6.0×10^-3 mol/L）

Answer 1

（14分）（1）77.3（2分）
（2）①<（2分）  ② =（2分）  ③ a b（2分） 0.08mol·L^-1·min^-1（2分）
（3）向左 （2分）；或0.17（2分）

试题分析：（1）根据热化学方程式2Cu₂S(s)+3O₂(g)=2Cu₂O(s)+2SO₂(g)   ⊿H=－773kJ/mol可知，每放出773kJ能量，反应中就转移12mol电子（氧气是氧化剂，1分子氧气得到4个电子），所以当该反应有1.2mol电子转移时，反应释放出的热量为×773kJ/mol＝77.3kJ。
（2）①根据图像可知，在温度相同时，P₂曲线表示的SO₂转化率大于P₁曲线表示的SO₂转化率。由于正反应是体积减小的可逆反应，增大压强平衡向正反应方向移动，SO₂转化率增大，所以压强是P₁＜P₂。
②对于特定的可逆反应，平衡常数只与温度有关系，A、B两点的温度相同，所以两点对应的平衡常数相等。
③在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。根据表中数据可知，反应前SO₂和氧气的（0.4+1.6）mol/L＝2.0mol/L和（1.2+1.6÷2）mol/L＝2.0mol/L，即反应物的起始浓度不是按照化学计量数之比冲入的，所以当SO₂和O₂的体积比保持不变时，可以说明反应调动平衡状态，a正确；该反应是体积减小的可逆反应，所以容器内气体的压强是减小的，因此当压强不再发生变化时，可以说明达到平衡状态，b正确；密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中气体的质量和容积始终是不变的，因此密度始终是不变的，因此选项c不能说明；根据S原子守恒可知，SO₂和SO₃物质的量之和始终保持不变，d不能说明，答案选ab。在0～10min内，氧气的浓度减少0.8mol/L，则υ(O₂)＝0.8mol/L÷10min＝0.08mol·L^-1·min^-1。
（3）SO₂溶于水生成亚硫酸，亚硫酸是酸，电离出氢离子，抑制水的电离，则溶液中水的电离平衡向左移动。根据亚硫酸的第二步电离方程式HSO₃^－＋H₂OSO₃^2－＋H^＋可知，K_a2＝，则＝＝＝或0.17。