(2012?淄博一模)硫及其化合物在國民生產(chǎn)中占有重要的地位.
(1)為實(shí)現(xiàn)廢舊印刷線路板綜合利用,可用H2O2和稀H2SO4的混合液溶解處理產(chǎn)生的銅粉末,以制備硫酸銅.已知:
Cu(s)+2H+(aq)+
12
O2(g)=Cu2+(aq)+H2O(l)△H=-221.45kJ?mol-1

2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)△H=-196.46kJ?mol-1
Cu與H2O2和稀H2SO4的混合液反應(yīng)生成Cu2+和H2O的熱化學(xué)方程式為
H2O2(l)+Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l),△H=-319.68kJ/mol
H2O2(l)+Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l),△H=-319.68kJ/mol
;當(dāng)有1molH2O2參與反應(yīng)時(shí),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為
2
2
mol.
(2)硫酸工業(yè)生產(chǎn)中涉及如下反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g).一定條件下,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率和溫度的關(guān)系如圖所示.該反應(yīng)的△H
O(填“>”或“<”).反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D時(shí),v
v(填“>”、“<”或“=”).?
(3)某溫度時(shí),將4molSO2和2molO2通入2L密閉容器中,10min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),測(cè)得SO3的濃度為1.6mol?L-1,則0~10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(SO2)=
0.16mol?L-1?min-1
0.16mol?L-1?min-1
,該溫度下反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)的平衡常數(shù)K=
80
80
分析:(1)根據(jù)蓋斯定律,由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式,反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算;
反應(yīng)中H2O2起氧化劑作用,氧元素由-1價(jià)降低為-2價(jià),據(jù)此計(jì)算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量;
(2)由圖可知,溫度越高SO2的轉(zhuǎn)化率越小,即升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng);
狀態(tài)D時(shí)的SO2的轉(zhuǎn)化率為80%,未達(dá)到90%,反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行;
(3)測(cè)得SO3的濃度為1.6mol?L-1,由方程式可知△c(SO2)=△c(SO3),再根據(jù)v=
△c
△t
計(jì)算v(SO2);
利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分的濃度,代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算.
解答:解:(1)已知:①、Cu(s)+2H+(aq)+
1
2
O2(g)=Cu2+(aq)+2H2O(l),故△H=-221.45kJ/mol
②、2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g),△H=-196.46kJ/mol
由蓋斯定律,①+②×
1
2
得:H2O2(l)+Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l),故△H=-221.45kJ/mol+(-196.46kJ/mol)×
1
2
=319.68kJ/mol,故熱化學(xué)方程式為:H2O2(l)+Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l),△H=-319.68kJ/mol,
反應(yīng)中H2O2起氧化劑作用,氧元素由-1價(jià)降低為-2價(jià),故轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為1mol×[(-1)-(-2)]=2mol,
故答案為:H2O2(l)+Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l),△H=-319.68kJ/mol;2;
(2)由圖可知,溫度越高SO2的轉(zhuǎn)化率越小,即升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng),故正反應(yīng)是放熱反應(yīng),即△H<0;
狀態(tài)D時(shí)的SO2的轉(zhuǎn)化率為80%,未達(dá)到90%,反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行,v>v;
故答案為:<;>;
(3)測(cè)得SO3的濃度為1.6mol?L-1,由方程式可知△c(SO2)=△c(SO3)=1.6mol?L-1,故v(SO2)=
1.6mol/L
10min
=0.16mol?L-1?min-1;
利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分的濃度,則:
              2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)
開始(mol/L):2        1        0
變化(mol/L):1.6     0.8      1.6
平衡(mol/L):0.4     0.2      1.6
故平衡常數(shù)k=
1.62
0.42×0.2
=80,
故答案為:0.16mol?L-1?min-1;80.
點(diǎn)評(píng):本題考查熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)平衡圖象與影響因素、化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算等,難度中等,注意基礎(chǔ)知識(shí)的全面掌握,注意(2)圖象中曲線上的各點(diǎn)都是平衡點(diǎn).
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