Question

硫的化合物在生產和科研中發揮著重要作用。
（1）SO₂Cl₂常用于制造醫藥品、染料、表面活性劑等。已知：SO₂Cl₂(g)SO₂(g)＋Cl₂(g) △H＝＋97.3 kJ·mol^－1。某溫度時向體積為1 L的恒容密閉容器中充入0. 20mol SO₂Cl₂，達到平衡時，容器中含0.18mol SO₂，則此過程反應吸收的熱量為_____kJ，該溫度時反應的平衡常數為_____。將上述所得混合氣體溶于足量BaCl₂溶液中，最終生成沉淀的質量為_______。
（2）工業上制備硫酸的過程中存在反應：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g) △H＝－198kJ·mol^－1400℃，1.01×10⁵Pa，向容積為2L的恒容密閉容器中充入一定量 SO₂和O₂，n(SO₃)和n(O₂)隨時間的變化曲線如圖所示。

①0～20min反應的平均速率υ(O₂)＝___________。
②下列敘述正確的是        。
a．A點υ_正(SO₂)＞υ_逆(SO₂)
b．B點處于平衡狀態
c．C點和D點n(SO₂)相同
d．其它條件不變，500℃時反應達平衡，n(SO₃)比圖中D點的值大
（3）工業上用Na₂SO₃溶液吸收煙氣中的SO₂。將煙氣通入1.0 mol·L^－1的Na₂SO₃溶液，當溶液pH約為6時，Na₂SO₃溶液吸收SO₂的能力顯著下降，應更換吸收劑。此時溶液中c (SO₃^2－)的濃度是0.2 mol·L^－1，則溶液中c(HSO₃^－)是_________mol·L^－1。

Answer 1

（17分）（1）17.5（3分） 1.62（3分） 46.6g（3分）
（2）0.02mol(L·min) （3分） ac（2分） （3）1.6mol/L（3分）

解析試題分析：（1）達到平衡時，容器中含0.18mol SO₂，則根據熱化學方程式可知，此過程反應吸收的熱量為97.3 kJ·mol^－1×0.18mol＝17.5kJ。根據方程式可知
SO₂Cl₂(g)SO₂(g)＋Cl₂(g)
起始濃度（mol/L）    0.20          0       0
轉化濃度（mol/L）   0.18         0.18     0.18
平衡濃度（mol/L）   0.02         0.18     0.18
所以該溫度下反應的平衡常數K＝＝1.62。
所得混合氣體溶于足量BaCl₂溶液中，發生反應SO₂＋Cl₂＋2H₂O＝H₂SO₄＋2HCl，所以促使平衡持續向正反應方向進行，因此最終生成沉淀的物質的量是0.20mol，則硫酸鋇的質量為0.20mol×232g/mol＝46.6g。
（2）①根據圖像可知20min時三氧化硫的物質的量是1.6mol，則消耗氧氣的物質的量是0.8mol，濃度是0.4mol/L，所以0～20min反應的平均速率υ(O₂)＝0.4mol/L÷20min＝0.02mol(L·min)；
②a．根據圖像可知A點反應沒有達到平衡狀態，平衡向正反應方向進行，則υ_正(SO₂)＞υ_逆(SO₂)，a正確；b．B點物質的濃度仍然是變化的，反應沒有處于平衡狀態，b不正確；c．C點和D點均是相同條件下的平衡狀態，因此n(SO₂)相同，c正確；d．正方應是放熱反應，其它條件不變，升高溫度平衡向逆反應方向移動，所以500℃時反應達平衡，n(SO₃)比圖中D點的值小，d不正確，答案選ac。
（3）溶液中c (SO₃^2－)的濃度是0.2 mol·L^－1，則消耗c (SO₃^2－)的濃度＝1.0mol/L－0.2mol/L＝0.8mol/L，因此根據方程式SO₃^2－＋SO₂＋H₂O＝2HSO₃^－可知溶液c(HSO₃^－)＝0.8mol/L×2＝1.6mol/L。
考點：考查反應熱、反應速率、平衡常數的有關計算；外界條件對平衡狀態的影響以及溶液中離子濃度和沉淀生成的有關計算