Question

工業(yè)制硫酸時，利用催化氧化反應(yīng)將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是一個關(guān)鍵的步驟．
（1）某溫度下，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1．開始時在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0mol O₂（g），當(dāng)反應(yīng)達到平衡時共放出熱量196kJ，該溫度下平衡常數(shù)K=

 

．
（2）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2molSO₂和1molO₂，發(fā)生下列反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），達到平衡后改變下述條件，SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大的是

 

（填字母）．
A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂
D．保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1mol SO₃
E．升高溫度
F．移動活塞壓縮氣體
（3）下列關(guān)于2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反應(yīng)的圖象中，正確的是

 

．

（4）SO₂既有氧化性又有還原性，還有漂白性．將SO₂氣體通入酸性KMnO₄中，酸性KMnO₄褪色，該反應(yīng)中SO₂顯

 

性，其中氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為

 

（已知KMnO₄酸性條件下的還原產(chǎn)物為Mn²⁺）．
（5）檢驗生產(chǎn)的硫酸中有SO₄^2-的具體操作為：

 

（6）常溫時，BaSO₄的Ksp═1.08×10^-10，現(xiàn)將等體積的BaCl₂溶液與2.0×10^-3mol/l的Na₂SO₄溶液混合．若要生成BaSO₄沉淀，BaCl₂溶液的最小濃度為

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,氧化還原反應(yīng)的計算,化學(xué)平衡的影響因素,產(chǎn)物的百分含量隨濃度、時間的變化曲線,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)熱計算參加反應(yīng)的二氧化硫的物質(zhì)的量，利用三段式法計算平衡濃度，根據(jù)平衡常數(shù)表達式計算；
（2）根據(jù)平衡移動的方向判斷；
（3）升高溫度，加快反應(yīng)速率到達平均的時間縮短，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動，三氧化硫的含量降低；增大壓強，加快反應(yīng)速率到達平均的時間縮短，正反應(yīng)速率增大更多，平衡向正反應(yīng)方向移動，三氧化硫的含量增大，據(jù)此結(jié)合圖象判斷；
（4）根據(jù)化合價的升降來確定電子的轉(zhuǎn)移個數(shù)從而確定氧化劑和還原劑的質(zhì)量比分析；
（5）鋇離子和硫酸根離子生成硫酸鋇白色沉淀；
（6）計算混合后硫酸根的濃度，根據(jù)K_sp（BaSO₄）=c（Ba²⁺）?c（SO₄^2-）計算硫酸根沉淀時溶液中c（Ba²⁺），原氯化鋇溶液為此時鋇離子濃度的2倍，注意溶液混合后各種物質(zhì)的濃度降為原來的一半．

解答： 解：（1）在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0molO₂（g），當(dāng)反應(yīng)達到平衡時共放出熱量196kJ，則消耗SO₂為2mol，
    SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；
起始：4mol   10mol      0
轉(zhuǎn)化：2mol  1mol      2mol
平衡：2mol  9mol      2mol
則平衡時：c（SO₂）=0.02mol/L，c（O₂）=0.09mol/L，c（SO₃）=0.02mol/L，
所以K=

0.02mol/L

0.02mol/L× 0.09mol/L &;

=3.33，
故答案為：3.33；
（2）A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃，平衡向逆反應(yīng)分析移動，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，故A正確；
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂，對平衡移動沒有影響，各物質(zhì)的濃度不變，故B錯誤；
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂，平衡向正反應(yīng)方向移動，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，故C正確；
D．保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1mol SO₃，處于等效平衡狀態(tài)，濃度不變，故D錯誤；
E．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)分析移動，SO₃的濃度減小，故E錯誤；
F．移動活塞壓縮氣體，體積減小，各物質(zhì)的濃度都增大，故F正確．
故答案為：A、C、F；
（3））A．升高溫度，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動，圖象與實際符合，故A正確；
B．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，三氧化硫的含量降低，圖象與實際符合，故B正確；
C．升高溫度，加快反應(yīng)速率到達平均的時間縮短，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動，三氧化硫的含量降低，圖象與實際不符，故C錯誤；
D．增大壓強，加快反應(yīng)速率到達平均的時間縮短，正反應(yīng)速率增大更多，平衡向正反應(yīng)方向移動，三氧化硫的含量增大，圖象與實際符合，故D正確；
故答案為：ABD；
（4）最高價元素只有氧化性，最低價元素只有還原性，中間價態(tài)的元素既有氧化性又有還原性；將SO₂氣體通入酸性KMnO₄中，酸性KMnO₄褪色，高錳酸鉀中錳元素是最高價具有氧化性，二氧化硫具有還原性；高錳酸鉀中某元素的化合價是+7價，反應(yīng)后生成Mn²⁺；所以一個高錳酸鉀離子被還原為錳離子轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是5個，二氧化硫被氧化后生成硫酸根離子，硫元素的化合價由+4價變?yōu)?6價，二氧化硫分子生成一個硫酸根離子轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是2個，故答案：還原性，2：5；
（5）鋇離子和硫酸根離子生成硫酸鋇白色沉淀，可取少量溶液于試管中加入鹽酸，無明顯現(xiàn)象，再加入BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀說明溶液中含SO₄^2-，
故答案為：取少量溶液于試管中加入鹽酸，無明顯現(xiàn)象，再加入BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀說明溶液中含SO₄^2-；
（6）等體積混合后，c（SO₄^2-）=

1

2

×2.0×10^-3mol/L=1.0×10^-3mol/L，故BaSO₄沉淀所需Ba²⁺離子的最小濃度為c（Ba²⁺）=

1.08×10-10

10-3

mol/L=1.08×10^-7mol/L，故原BaCl₂溶液的濃度為2×1.08×10^-7mol/L=2.16×10^-7mol/L，故答案為：2.16×10^-7mol/L．

點評：本題考查了平衡狀態(tài)的判斷、溶度積常數(shù)的有關(guān)計算等知識點，難度較大．