Question

【題目】近年來，研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)。過程如下：

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

反應(yīng)Ⅲ：S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3=－297 kJ·mol－1

反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式：________________。

(2)對(duì)反應(yīng)Ⅱ，在某一投料比時(shí)，兩種壓強(qiáng)下，H2SO4在平衡體系中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化關(guān)系如圖所示：

p2_______p 1(填“＞”或“＜”)。

(3)I－可以作為水溶液中SO2歧化反應(yīng)的催化劑，可能的催化過程如下。將ii補(bǔ)充完整。

i.SO2+4I－+4H+=S↓+2I2+2H2O

ii.I2+2H2O+_________=_________+_______+2 I－

(4)探究i、ii反應(yīng)速率與SO2歧化反應(yīng)速率的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)如下：分別將18 mL SO2飽和溶液加入到 2 mL下列試劑中，密閉放置觀察現(xiàn)象。(已知：I2易溶解在KI溶液中)

序號(hào)	A	B	C	D
試劑組成	0.4 mol·L－1 KI	a mol·L－1 KI0.2 mol·L－1 H2SO4	0.2 mol·L－1 H2SO4	0.2 mol·L－1 KI 0.0002 mol I2
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	溶液變黃，一段時(shí)間后出現(xiàn)渾濁	溶液變黃，出現(xiàn)渾濁較A快	無明顯現(xiàn)象	溶液由棕褐色很快褪色，變成黃色，出現(xiàn)渾濁較A快

①B是A的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，則a=__________。

②比較A、B、C，可得出的結(jié)論是______________________。

③實(shí)驗(yàn)表明，SO2的歧化反應(yīng)速率D＞A，結(jié)合i、ii反應(yīng)速率解釋原因：________________。

(5)據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，二氧化碳可以在酸性水溶液中用惰性電極電解制得乙烯，其原理如圖所示。則b電極上的電極反應(yīng)式為__________________。

Answer 1

【答案】3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=254 kJ·mol1 > SO2 SO42 4H+ 0.4 I是SO2歧化反應(yīng)的催化劑，H+單獨(dú)存在時(shí)不具有催化作用，但H+可以加快歧化反應(yīng)速率 反應(yīng)ii比i快；D中由反應(yīng)ii產(chǎn)生的H+使反應(yīng)i加快 2CO2 + 12H+ + 12e－=C2H4 + 4H2O

【解析】

(1)根據(jù)該蓋斯定律書寫正確的熱化學(xué)方程式，并計(jì)算反應(yīng)熱；

(2)相同溫度下，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)；

(3)化學(xué)反應(yīng)中的催化劑在第一個(gè)反應(yīng)中作反應(yīng)物，在第二個(gè)反應(yīng)中作生成物，總方程式為：3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4 (l)+S(s)，催化過程中發(fā)生反應(yīng)i：SO2+4I－+4H+=S↓+2I2+2H2O，說明I-、H+在i中作反應(yīng)物，在ii中作生成物，同時(shí)ii中還生成H2SO4 ，根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)物中還含有SO2；

(4) ①B是A的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，所用的c(KI)相等；

②比較A、B、C，A中只含有KI，B中含有KI和H2SO4，C中只含有H2SO4，反應(yīng)快慢順序是B>A>C，且C中沒有明顯現(xiàn)象，說明不反應(yīng)；

③實(shí)驗(yàn)表明，SO2的歧化反應(yīng)速率D>A，反應(yīng)ii比反應(yīng)i快；

(5)太陽能電池為電源，電解強(qiáng)酸性的CO2水溶液得到乙烯，乙烯在銀基聲稱，由圖可知，a電極上電解水生成O2和H+，b電極上CO2得到電子和H+反應(yīng)生成乙烯和水。

(1)根據(jù)蓋斯定律可知：-(反應(yīng)Ⅰ+反應(yīng)Ⅲ)可得3SO2(g)+ 2H2O(g)= S(s)+2H2SO4(l) ΔH2=－254 kJ·mol－1；

(2) 相同溫度下，增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即向正向移動(dòng)，導(dǎo)致硫酸在體系中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，由圖可知，相同溫度下，達(dá)到平衡時(shí)硫酸的含量P1<P2，說明壓強(qiáng)P2>P1；

(3) 化學(xué)反應(yīng)中的催化劑在第一個(gè)反應(yīng)中作反應(yīng)物，在第二個(gè)反應(yīng)中作生成物，總方程式為：3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4 (l)+S(s)，催化過程中發(fā)生反應(yīng)i：SO2+4I－+4H+=S↓+2I2+2H2O，說明I-、H+在i中作反應(yīng)物，在ii中作生成物，同時(shí)ii中還生成H2SO4，根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)物中還含有SO2，因此ii中的反應(yīng)為：I2+2H2O+ SO2=4H++SO42-+2 I－；

(4) ①B是A的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，所用的c(KI)相等，否則無法得出正確的結(jié)論，因此a=0.4；

②比較A、B、C，A中只含有KI，B中含有KI和H2SO4，C中只含有H2SO4，反應(yīng)快慢順序是B>A>C，且C中沒有明顯現(xiàn)象，說明C不反應(yīng)，B中含有酸導(dǎo)致其反應(yīng)速率加快，所以得出的結(jié)論為：在酸性條件下，SO2與I-反應(yīng)速率更快，且SO2與稀硫酸不反應(yīng)；

③實(shí)驗(yàn)表明，SO2的歧化反應(yīng)速率D>A，反應(yīng)ii比反應(yīng)i快，D中由反應(yīng)ii產(chǎn)生的H+使反應(yīng)i加快；

(5)電解時(shí)，CO2在b電極上得到電子和H+反應(yīng)生成乙烯和水，電極反應(yīng)為：2CO2 + 12H+ + 12e－=C2H4 + 4H2O。