Question

工業(yè)制硫酸時，利用催化氧化反應將SO₂轉化為SO₃是一個關鍵的步驟．
（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4.0molSO₂（g）和10.0molO₂（g），當反應達到平衡時共放出熱量196kJ，該溫度下平衡常數(shù)K=

 

．
（2）下列關于2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反應的圖象中（圖1），正確的是

 

．

（3）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，寫出該反應的離子方程式：

 

．（已知KMnO₄酸性條件下的還原產物為Mn²⁺）．
（4）標準狀況下，將4.48LCO₂通入200mL1.5mol/L的NaOH溶液，所得溶液中各離子濃度由大到小的順序為

 

．
（5）如圖2是甲醇燃料電池（電解質溶液為KOH溶液）的結構示意圖，則a處通入的是

 

（填“甲醇”或“氧氣”），其電極上發(fā)生的電極反應式為

 

．
（6）常溫時，BaSO₄的Ksp═1.08x10^-10，現(xiàn)將等體積的BaCl₂溶液與2.0x10-³mol/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：用化學平衡常數(shù)進行計算,化學電源新型電池,化學平衡建立的過程,二氧化硫的化學性質

專題：基本概念與基本理論,元素及其化合物

分析：（1）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）升高溫度，加快反應速率到達平均的時間縮短，逆反應速率增大更多，平衡向逆反應方向移動，三氧化硫的含量降低；增大壓強，加快反應速率到達平均的時間縮短，正反應速率增大更多，平衡向正反應方向移動，三氧化硫的含量增大，據(jù)此結合圖象判斷；
（3）SO₂具有還原性，高錳酸鉀具有氧化性，二者發(fā)生氧化還原反應生成SO₄^2-和Mn²⁺離子，以此書寫離子方程式；
（4）在含等物質的量的碳酸鈉、碳酸氫鈉的溶液中，碳酸根離子水解大于碳酸氫根離子的水解，水解使溶液顯堿性，以此來解答；
（5）燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應；堿性條件下，甲醇燃燒生成碳酸根離子；
（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的濃度降為原來的一半．

解答： 解：（1）由SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）△H=-98kJ?mol^-1，
在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0molO₂（g），當反應達到平衡時共放出熱量196kJ，則消耗SO₂ 2mol，
       SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）
起始   4.0mol   10.0mol        0
轉化：2mol      1.0mol      2.0mol           
平衡：2.0mol    9.0mol      2.0mol           
則平衡時：c（SO₂）=0.02mol/L，c（O₂）=0.09mol/L，c（SO₃）=0.02mol/L，
所以k=

c(SO3)

c(SO2)× c(O2)

=

0.02mol/L

0.02mol/L× 0.09mol/L

=3.33，
故答案為：3.33；
（2）A．升高溫度，逆反應速率增大更多，平衡向逆反應方向移動，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，加快反應速率到達平均的時間縮短，逆反應速率增大更多，平衡向逆反應方向移動，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，加快反應速率到達平均的時間縮短，正反應速率增大更多，平衡向正反應方向移動，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；
（3）SO₂具有還原性，高錳酸鉀具有氧化性，二者發(fā)生氧化還原反應生成SO₄^2-和Mn²⁺離子，反應的方程式為5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，
故答案為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
（4）n （CO₂）=0.2mol，n（NaOH）=0.3mol，
則反應的可能方程式有：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，CO₂+NaOH=NaHCO₃，
則有：2＞

n(NaOH)

n(CO2)

=

3

2

＞1，
所以：所得產物為Na₂CO₃和NaHCO₃，
設所得產物中含Na₂CO₃為xmol，NaHCO₃為ymol，
則得方程組：

x+y=0.2 2x+y=0.3

解得：x=0.1，y=0.1，
在含等物質的量的碳酸鈉、碳酸氫鈉的溶液中，c（Na⁺）最大，碳酸根離子水解大于碳酸氫根離子的水解，則c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），
水解使溶液顯堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），顯性離子大于隱性離子，所以c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（5）燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，堿性條件下，甲醇在負極生成碳酸根離子，故a應該通入甲醇，其電極反應式為CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：甲醇；CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；
（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：本題考查了化學平衡常數(shù)的計算、化學平衡的有關計算、平衡建立過程、二氧化硫性質等，綜合性較強，注意細心思考，細心計算．