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    精英家教网硫酸被称为“工业之母”，足见其在工业生产中的重要地位．利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业生产硫酸的关键步骤．一定温度下，向一个带活塞的体积为2L的密闭容器中充入2.0mol SO2（g）和1.0mol O2（g），发生反应：SO2（g）+
    12
    O2（g）?SO3（g）△H=-98kJ?mol-1，反应达到平衡时体积为1.6L．
    （1）反应达到平衡时SO2（g）的平衡转化率为
     
    ，该反应的平衡常数K=
     
    ．
    （2）已知Mn2+溶液显无色．若将足量SO2通入酸化的KMnO4溶液中，充分振荡后溶液颜色褪去，由此说明SO2具有
     
    （选填“漂白性”、“还原性”或“氧化性”），发生反应的离子方程式为
     
    ．
    （3）天然海水中主要含有Na+、K+、Ca2+、Cl-、HCO3-等离子，其pH约为8，原因是
     
    （用离子方程式表示）．
    （4）若以如图所示装置，用电化学原理生产硫酸，该装置中通入SO2的一极的电极反应式为
     
    ．反应过程中溶液里通过隔膜的SO42-的移动方向是
     
    （填“由左到右”或“由右到左”）．
    若有96g SO2（g）被完全氧化，利用所产生的电能电解足量的CuSO4溶液（假设能量总利用率为80%），则理论上将产生标准状况下O2的体积是
     
    L．
    分析：（1）容器的容积可变，该反应为恒温恒压，容器的容积与混合气体的物质的量成正比，根据容器的容积变化和差量法计算出反应消耗的二氧化硫、氧气和生成的三氧化硫的物质的量，再根据转化率、平衡常数的表达式进行计算；
    （2）酸性高锰酸钾具有强氧化性，二氧化硫具有还原性，二者发生了氧化还原反应，二氧化硫被氧化成硫酸根离子，高锰酸钾中的锰元素被还原成锰离子，据此写出反应的离子方程式；
    （3）碳酸氢根离子能够结合水电离的氢离子，使溶液显示弱碱性，据此写出反应的离子方程式；
    （4）原电池负极发生氧化反应，SO2被氧化生成SO42-；二氧化硫被氧化，该电极为负极，根据电流方向及硫酸根离子带负电荷进行判断SO42-的移动方向；根据电子守恒计算出生成的标况下氧气的体积．
    解答：解：（1）恒温恒压条件下，气体的体积之比就等于物质的量之比，反应反应后混合气体的物质的量为：（2mol+1mol）
    1.6L
    2L
    =2.4mol，达到平衡时混合气体减小了0.6mol，设反应消耗了二氧化硫xmol、氧气ymol，生成了zmol三氧化硫，
      SO2（g）+
    1
    2
    O2?SO3（g）△n
       1       0.5     1       0.5
       x        y      z       0.6mol
    根据以上关系可得：x=1.2mol，y=0.6mol，z=1.2mol，
    SO2（g）的平衡转化率为：
    1.2
    2
    ×100%=60%；
    则平衡时：c（SO2）=
    2.0mol-1.2mol
    2L
    =0.4mol/L，c（O2）=
    1.0mol-0.6mol
    2L
    =0.2mol/L，c（SO3）=
    1.2mol
    2L
    =0.6mol/L，
    所以k=
    c(SO3)
    c(SO2)?c
    1
    2
    (O2)
    =
    0.6
    0.4×(0.2)
    1
    2
    =
    0.6
    0.4×0.4472
    ≈3.35，
    故答案为：60%；3；
    （2）高锰酸钾溶液褪色，说明高锰酸钾被还原，二氧化硫具有还原性；反应的离子方程式为：5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+，
    故答案为：还原性；5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+；
    （3）碳酸根离子在溶液中发生了水解，反应的离子方程式为：HCO3-+H2O?H2CO3+OH-，导致溶液中氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，溶液显示碱性，
    故答案为：HCO3-+H2O?H2CO3+OH-；
    （4）原电池负极发生氧化反应，SO2被氧化生成SO42-，负极电极反应式为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；二氧化硫发生了氧化反应，所以二氧化硫的电极为负极，氧气的电极为正极，电流方向为正极流向负极，即：外电路中由右向左、溶液中由左向右，所以溶液中SO42-的移动方向与电流方向相反：由右到左；
    96g SO2（g）的物质的量为1.5mol，失去电子的物质的量为3mol，能量总利用率为80%，电解转移的电子的物质的量为：3mol×80%=2.4mol；
    1mol氧气反应得到4mol电子，若转移2.4mol电子，生成氧气的物质的量为：
    2.4mol
    4
    =0.6mol，
    标况下生成氧气的体积为：22.4L/mol×0.6mol=13.44 L，
    故答案为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；由右到左；13.44．
    点评：本题考查了化学平衡常数、离子方程式的书写、原电池和电解池工作原理，题目难度中等，注意掌握化学平衡常数的概念及表达式、原电池和电解池工作原理，试题能够培养学生的分析、理解能力．
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