Question

16．SO₂在生產(chǎn)，生活中有著廣泛的用途．
（1）請你列舉一個SO₂在生活中的用途作漂白劑．
（2）SO₂在工業(yè)上常用于硫酸生產(chǎn)：2 SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃ （g），該反應(yīng)在一定條件下進行時的熱效應(yīng)如圖1所示，則其逆反應(yīng)的活化能為E+△H．
（3）圖2中L、X表示物理量溫度或壓強，依據(jù)題中信息可判斷：①X表示的物理量是溫度，理由是壓強一定時，升高溫度，反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0 逆向移動，SO₂平衡轉(zhuǎn)化率減��；②L₁＜L₂（填“＞“、“＜“或“=“）．
（4）在容積固定的密閉容器中，起始時充入0.2mol SO₂和0.1mol O₂反應(yīng)體系起始總壓強0.1MPa．反應(yīng)在一定的溫度下達到平衡時SO₂的轉(zhuǎn)化率為90%．該反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)K_p=24300MPa^-1（用平衡分壓代替平衡濃度計算．分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)）．
（5）利用原電池原理，也可用SO₂和O₂來制備硫酸，該電池用多孔材料作電極．請寫出該電池負極的電極反應(yīng)式SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）SO₂可以漂白顏色物質(zhì)；
（2）能量最高點為活化分子能量，比反應(yīng)物多出的那部分能量為活化能；
（3）正反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，增大壓強平衡正向移動，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，升高溫度平衡逆向移動，二氧化硫轉(zhuǎn)化率減小，則X代表溫度，L代表壓強；
（4）利用三段式計算平衡時各組分物質(zhì)的量，利用壓強之比等于物質(zhì)的量之比計算平衡時總壓強，再計算各組分分壓，根據(jù)Kp=$\frac{{p}^{2}（S{O}_{3}）}{{p}^{2}（S{O}_{2}）×p（{O}_{2}）}$計算；
（5）利用原電池原理，用SO₂和O₂來制備硫酸，電池負極發(fā)生氧化反應(yīng)，二氧化硫在負極失去電子生成硫酸根．

解答 解：（1）SO₂可以作漂白劑，漂白顏色物質(zhì)，故答案為：作漂白劑；
（2）能量最高點為活化分子能量，比反應(yīng)物多出的那部分能量為活化能，則逆反應(yīng)過程的化合價為E+△H，
故答案為：E+△H；
（3）正反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，增大壓強平衡正向移動，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，升高溫度平衡逆向移動，二氧化硫轉(zhuǎn)化率減小，則X代表溫度，L代表壓強，則：L₁＜L₂，
故答案為：溫度；壓強一定時，升高溫度，反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0 逆向移動，SO₂平衡轉(zhuǎn)化率減��；＜；
（4）起始時充入0.2mol SO₂和0.1mol O₂反應(yīng)體系起始總壓強0.1MPa．反應(yīng)在一定的溫度下達到平衡時SO₂的轉(zhuǎn)化率為90%，轉(zhuǎn)化的二氧化硫為0.2mol×0.9=0.18mol，則：
            2 SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃ （g）
起始量（mol）：0.2       0.1       0
變化量（mol）：0.18      0.09      0.18
平衡量（mol）：0.02      0.01      0.18
恒溫恒容下，平衡時總壓強為0.1MPa×$\frac{（0.02+0.01+0.18）mol}{（0.2+0.1）mol}$=0.07MPa，
故Kp=$\frac{{p}^{2}（S{O}_{3}）}{{p}^{2}（S{O}_{2}）×p（{O}_{2}）}$=$\frac{（0.07MPa×\frac{0.18}{0.21}）^{2}}{（0.07MPa×\frac{0.02}{0.21}）^{2}×0.07MPa×\frac{0.01}{0.21}}$=24300MPa^-1，
故答案為：24300MPa^-1；
（5）該原電池中，負極上失電子被氧化，二氧化硫到硫酸，硫的化合價升高，所以負極上投放的氣體是二氧化硫，二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，負極上的電極反應(yīng)式為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算、化學(xué)平衡圖象、化學(xué)反應(yīng)中能量變化、原電池電極反應(yīng)式、元素化合物性質(zhì)等，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與靈活運用能力，難度中等．