Question

18．SO₂是大气的主要污染物之一，同时它在生产、生活中又有着广泛用途．

（1）已知S的燃烧热为297kJ/mol，H₂S完全燃烧的热化学方程式为H₂S（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═SO₂（g）+H₂O （l）△H=-586.0kJ/mol，则H₂S不完全燃烧生成固态硫和液态水的热化学方程式为H₂S（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=S（s）+H₂O （l）△H=-289.16kJ/mol．
（2））SO₂在工业上常用于硫酸生产：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
①工业生成过程中，SO₂和O₂的转化率前者大（填“前者大”、“后者大”、“一样大”或“无法判断”）．
②该反应在一定条件下进行时的热效应如图1所示，则其逆反应的活化能=E-△H或E+|△H|
③在容积为2.0L恒温（T₁℃）恒容密闭容器甲中充入2molSO₂和1molO₂进行上述反应．测得部分数据如表，前20s平均反应速率υ（O₂）=0.0125mol/（L•s），该温度下平衡常数的表达式为K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$．若控制温度和容积不变，向容器甲中再充入1molO₂，达到平衡后SO₃的体积分数将减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．

t/s	0	10	20	30	40
n（SO3）/mol	0	0.6	1.0	1.2	1.2

④在起始温度、体积相同（T₁℃、2.0L）的绝热密闭容器乙中，起始通入2molSO₃，达到平衡时，甲、乙两器对比：平衡常数K（甲）＜K（乙）（填“＞”、“＜”或“=”，下同），SO₃的浓度c（甲）＜c（乙）．
（3）SO₂与NaOH溶液反应后的溶液中各含硫微粒的物质的量分数与溶液pH关系如图2所示．下列说法中
正确的是AB
A．pH=7时的溶液中c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）
B．pH=8时的溶液中c（SO ₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（H₂SO₃）
C．pH=10时的溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+2c（SO₃^2-）
D．NaHSO₃溶液中离子浓度关系为：c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃）+2c（SO₃^2-）

Answer 1

分析 （1）已知S的燃烧热为297kJ•mol^-1，热化学方程式为①S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297KJ/mol，
H₂S完全燃烧的热化学方程式为②H₂S（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=SO₂（g）+H₂O （l）△H=-586．kJ/mol，
依据盖斯定律②-①得到H₂S不完全燃烧生成固态硫和液态水；
（2）①工业生成过程中一般为提高二氧化硫转化率通入过量的空气；
②图中分析可知正反应活化能为E，反应放热焓变为△H，逆反应的活化能则为焓变数值和正反应活化能之和；
③反应速率△v=$\frac{△c}{△t}$，计算三氧化硫的反应速率，速率之比等于化学方程式计量数之比，平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；
④在起始温度、体积相同（T₁℃、2.0L）的绝热密闭容器乙中，起始通入2molSO₃，达到平衡时容器中温度降低，平衡正向进行，平衡常数增大；
（3）A．pH=7时的溶液中C（H⁺）=c（OH^-），电荷守恒分析；
B．当溶液的pH=8时，根据图示得到溶液是亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合物，根据离子浓度大小比较的方法来回答；
C．pH=10时的溶液中存在电荷守恒分析；
D．NaHSO₃溶液中存在物料守恒，n（Na）=n（S）．

解答 解：（1）已知S的燃烧热为297kJ•mol^-1，热化学方程式为①S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297KJ/mol，
H₂S完全燃烧的热化学方程式为②H₂S（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=SO₂（g）+H₂O （l）△H=-586．kJ/mol，
依据盖斯定律②-①得到H₂S不完全燃烧生成固态硫和液态水：H₂S（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=S（s）+H₂O （l）△H=-289.16kJ/mol，
故答案为：H₂S（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=S（s）+H₂O （l）△H=-289.16kJ/mol；
（2）①工业生成过程中，为提高二氧化硫的转化率，通入的空气是过量的，所以SO₂和O₂的转化率前者大，
故答案为：前者大；
②该反应在一定条件下进行时的热效应如图1所示，则其逆反应的活化能=E-△H或E+|△H|，
故答案为：E-△H或E+|△H|；
③在容积为2.0L恒温（T₁℃）恒容密闭容器甲中充入2molSO₂和1molO₂进行上述反应．2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），测得部分数据如表，前20s平均反应速率υ（O₂）=$\frac{1}{2}$υ（SO₃）=$\frac{1}{2}$×$\frac{\frac{1mol}{2L}}{20s}$=0.0125mol/（L•s），平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$，若控制温度和容积不变，向容器甲中再充入1molO₂，平衡正向进行，但转化的二氧化硫和气体总体积增加的相比，总体积增大的多，达到平衡后SO₃的体积分数将减小，
故答案为：0.0125mol/（L•s）；$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$；减小；
④在起始温度、体积相同（T₁℃、2.0L）的绝热密闭容器乙中，起始通入2molSO₃，达到平衡时容器中温度降低，相当于恒温恒容中平衡正向进行，平衡常数增大，达到平衡时，甲、乙两器对比：平衡常数K（甲）＜K（乙），SO₃的浓度c（甲）＜c（乙），
故答案为：＜；＜；
（3）A．pH=7时，溶液呈中性，c（H⁺）=c（OH^-），溶液中存在电荷守恒：c（H⁺）+c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）+c（OH^-），故溶液中c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-），c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-），故A正确；
B．当溶液的pH=8时，根据图示得到溶液是亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合物，离子浓度大小顺序是：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（H₂SO₃），故B正确；
C．pH=10时的溶液中存在电荷守恒分析，c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故C错误；
D．NaHSO₃溶液中离子浓度关系为：c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃）+c（SO₃^2-），故D错误；
故答案为：AB．

点评 本题考查了热化学方程式书写、化学反应速率、化学平衡常数计算和影响因素分析、电解质溶液中离子浓度大小比较和离子浓度关系的判断，掌握基础是解题关键，题目难度中等．