Question

【題目】I.亞硫酸鈉的氧化反應(yīng):2Na2SO3 (aq) +O2(aq)=2Na2SO4(aq) H=x kJ/mol。其反應(yīng)速率受溶解氧濃度影響,分為富氧區(qū)和貧氧區(qū)兩個(gè)階段。

（1）已知O2(g) O2(aq) H=y kJ/mol，Na2SO3 溶液與O2(g)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為___________________。

（2）291.5 K時(shí),1.0 L溶液中Na2SO3初始量分別為4、6、8、12 mmol,溶解氧濃度初始值為9.60 mg/L,每5 s記錄溶解氧濃度,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。當(dāng)Na2SO3初始量為12 mmol,經(jīng)過(guò)20 s溶解氧濃度降為6.40 mg/L,則0～20s內(nèi)Na2SO3的平均反應(yīng)速率為_______mol/(L·s)。

（3）為確定貧氧區(qū)速率方程v=k·ca(SO32-)·cb(O2)中的a、b的值(取整數(shù)),分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

c(Na2SO3)×103	3.65	5.65	7.65	11.65
v×106	10.2	24.4	44.7	103.6

①當(dāng)溶解氧濃度為4.0 mg/L時(shí),c(SO32-)與速率數(shù)值關(guān)系如表(甲)所示，則a=____。

②當(dāng)溶解氧濃度小于4.0mg/L時(shí),圖中曲線皆為直線,Na2SO3氧化速率與溶解氧濃度無(wú)關(guān),則b=_______。

（4）兩個(gè)階段不同溫度的速率常數(shù)之比如表(乙)所示。已知,R為常數(shù)。Ea(富氧區(qū))_____ (填“＞”或“＜”)Ea(貧氧區(qū))。

反應(yīng)階段	速率方程
富氧區(qū)	v=k·c (SO32-)·c (O2)	1.47
貧氧區(qū)	v=k·ca (SO32-)·cb(O2)	2.59

II. （5）在容積固定的密閉容器中,起始充入0.2 mol SO2和0.1 mol O2,反應(yīng)體系起始總壓強(qiáng)0.1MPa。反應(yīng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率為90%。該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=________ ( 分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))(寫單位)。

（6）利用原電池原理,也可用SO2和O2來(lái)制備硫酸,該電池用多孔材料作電極。請(qǐng)寫出該電池負(fù)極反應(yīng)式_________________________。

Answer 1

【答案】2Na2SO3(aq) +O2(g)=2Na2SO4(aq) H=(x+y)kJ/mol 1×10-5 2 0 ＜ 24300MPa-1

【解析】

(1) 2Na2SO3(aq) +O2 (aq)=2Na2SO4(aq) H=x kJ/mol ①；

O2(g) O2(aq) H=y kJ/mol②；

將方程式①+②得2Na2SO3 (aq) +O2 (g)=2Na2SO4(aq) H=(x+y)kJ/mol；

(2) 0～20s內(nèi)溶解氧濃度變化量=(9.60-6.40)mg/L=3.20mg/L=3.20×10-3g/L，則△c(O2)= =10-4mol/L，根據(jù)方程式得△c(Na2SO3)=2△c(O2)=2×10-4mol/L，0～20s內(nèi)Na2SO3的平均反應(yīng)速率v= =1×10-5molL-1s-1；

(3)①當(dāng)溶解氧濃度為4.0 mg/L時(shí)，c(SO32-)與速率數(shù)值關(guān)系如表(甲)所示，v1：v2=c1a(SO32-)：c2a(SO32-)，，解得a=2；

②當(dāng)溶解氧濃度小于4.0mgL-1時(shí)，圖中曲線皆為直線，說(shuō)明該方程為一次函數(shù)，k為常數(shù)，v與c(SO32-)有關(guān)，溶解氧濃度對(duì)v無(wú)影響，所以b=0；

(4) ln隨著Ea的增大而增大，富氧區(qū)的ln較小，故Ea(富氧區(qū))＜Ea(貧氧區(qū))；

（5）

設(shè)平衡時(shí)的總壓強(qiáng)P， ，P=0.07 MPa，Kp= 24300MPa-1；

（6）SO2和O2來(lái)制備硫酸，硫元素化合價(jià)升高，負(fù)極為SO2失電子生成硫酸根離子，反應(yīng)的離子方程式是。