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。过程如图：

（1）反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) ΔH1＝＋551 kJ·mol－1

反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3＝－297 kJ·mol－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2 mL下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2易溶解在KI溶液中)

①B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＝－254kJ·mol－1 > 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)根据图知,反应II为3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)，将方程式IIII即得3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s),△H=(+551kJmol1)(297kJmol1)=254kJ/mol，

故答案为：3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)，△H=254kJ/mol；

(2)相同温度下,增大压强,平衡正向移动,导致硫酸在平衡体系中物质的量分数增大,根据图知,相同温度下,达到平衡状态时硫酸含量：P1<P2,说明压强P2>P1，

故答案为：>；当温度相同时，增大压强，平衡正向移动，导致硫酸在平衡体系中物质的量分数增大；

(3)化学反应中的催化剂在第一个反应中作反应物、第二个反应中作生成物,总方程式为得3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s),催化过程中i:SO2+4I+4H+=S↓+2I2+2H2O,说明I、H+在i中作反应物,在ii中作生成物,同时ii中还生成H2SO4,根据元素守恒知,反应物还有SO2，所以ii中方程式应该为：I2+2H2O+SO2═4H++SO42+2I，

答案为：SO2;4H+;SO42；

(4)①B是A的对比实验,所用c(KI)应该相等，否则无法得出正确结论，所以a=0.4，

故答案为：0.4；

②比较A. B.C,A中只含KI、B中含有KI和硫酸、C中只含硫酸,反应快慢顺序是B>A>C,且C中没有明显现象,说明不反应,B中含有酸导致其反应速率加快,所以得出的结论是：在酸性条件下,SO2与I反应速率更快,且SO2与稀硫酸不发生反应，

故答案为：在酸性条件下,SO2与I反应速率更快,且SO2与稀硫酸不发生反应；

③反应i、ii知,SO2先和I反应生成I2,I2再和SO2进一步反应,D中KI溶液溶解了I2，导致D中的ii的反应较A快，所以看到的现象是：D中出现浑浊较A快，

故答案为：反应i、ii知,SO2先和I反应生成I2,I2再和SO2进一步反应,D中KI溶液溶解了I2，导致D中的ii的反应较A快。