Question

20．恒温、容积为1L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所示[已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol]．
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=-78.64 kJ/mol．
③在相同条件下，充入1mol SO₃和0.5mol O₂，则达到平衡时SO₃的转化率为20%；此时该反应吸收（填“放出”或“吸收”）19.66 kJ的能量．

Answer 1

分析 （1）燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量；
（2）根据热化学方程式：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6KJ•mol^- 1计算；
（3）根据化学平衡常数K计算出平衡时SO₃的转化率，继而计算出吸收的热量．

解答 解：（1）燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量，所以，硫的物质的量为1mol．由图1可知1molS（s）完全燃烧放出的热量为297KJ，所以，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）根据图象所给的信息可知，反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$=$\frac{0．{8}^{2}}{0．{2}^{2}×0.6}$=$\frac{80}{3}$，在相同条件下，充入1molSO₃和0.5molO₂，设反应达到平衡时SO₃转化了Xmol，则有：
          2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
   初始：0     0.5mol/L     1mol/L
变化：Xmol/L    0.5Xmol/L    Xmol/L     
平衡：Xmol/L （0.5+0.5X）mol/L  （1-X）mol/L
根据温度不变，平衡常数K的值不变可知：K=$\frac{（1-X）^{2}}{{X}^{2}×（0.5+0.5X）}$=$\frac{80}{3}$，解得：X=0.2mol，
故反应达到平衡时SO₃的转化率为 $\frac{0.2mol}{1mol}$×100%=20%．
由热化学方程式2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1可知，2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g）△H=-196.6kJ•mol^-1即1molSO₃分解吸收98.3KJ的热量，则0.2molSO₃分解吸收的热量Q=98.3KJ×0.2=19.66KJ．
故答案为：20%；吸收；19.66．

点评 本题既考查了燃烧热的概念，又考查了反应热以及化学平衡常数的计算，综合性较强，难度适中．