Question

硫的化合物在生产和科研中发挥着重要作用。

（1）SO₂Cl₂常用于制造医药品、染料、表面活性剂等。已知：SO₂Cl₂(g)SO₂(g)＋Cl₂(g)  △H＝＋97.3 kJ·mol^－1。某温度时向体积为1 L的恒容密闭容器中充入0. 20mol SO₂Cl₂，达到平衡时，容器中含0.18mol SO₂，则此过程反应吸收的热量为_____ kJ，该温度时反应的平衡常数为_____。将上述所得混合气体溶于足量BaCl₂溶液中，最终生成沉淀的质量为_______。

（2）工业上制备硫酸的过程中存在反应：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g) △H＝－198kJ·mol^－1，400℃，1.01×10⁵Pa，向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量 SO₂和O₂，n(SO₃)和n(O₂)随时间的变化曲线如图所示。

①0～20min反应的平均速率υ(O₂)＝___________。

②下列叙述正确的是               。

a．A点υ正(SO₂)＞υ逆(SO₂)

b．B点处于平衡状态

c．C点和D点n(SO₂)相同

d．其它条件不变，500℃时反应达平衡，n(SO₃)比图中D点的值大

（3）工业上用Na₂SO₃溶液吸收烟气中的SO₂。将烟气通入1.0 mol·L^－1的Na₂SO₃溶液，当溶液pH约为6时，Na₂SO₃溶液吸收SO₂的能力显著下降，应更换吸收剂。此时溶液中c (SO₃^2－)的浓度是0.2 mol·L^－1，则溶液中c(HSO₃^－)是__mol·L^－1。

Answer

（1）17.5    1.62      46.6g

（2）0.02mol/(L·min)   ac

（3）1.6mol/L

【解析】（1）达到平衡时，容器中含0.18mol SO2，则根据热化学方程式可知，此过程反应吸收的热量为97.3 kJ·mol－1×0.18mol＝17.5kJ。根据方程式可知

SO2Cl2(g)SO2(g)＋Cl2(g)

起始浓度（mol/L）    0.20          0          0

转化浓度（mol/L）   0.18         0.18        0.18

平衡浓度（mol/L）   0.02         0.18        0.18

所以该温度下反应的平衡常数K＝＝1.62。

所得混合气体溶于足量BaCl2溶液中，发生反应SO2＋Cl2＋2H2O＝H2SO4＋2HCl，所以促使平衡持续向正反应方向进行，因此最终生成沉淀的物质的量是0.20mol，则硫酸钡的质量为0.20mol×232g/mol＝46.6g。

（2）①根据图像可知20min时三氧化硫的物质的量是1.6mol，则消耗氧气的物质的量是0.8mol，浓度是0.4mol/L，所以0～20min反应的平均速率υ(O2)＝0.4mol/L÷20min＝0.02mol(L·min)；

②a．根据图像可知A点反应没有达到平衡状态，平衡向正反应方向进行，则υ正(SO2)＞υ逆(SO2)，a正确；b．B点物质的浓度仍然是变化的，反应没有处于平衡状态，b不正确；c．C点和D点均是相同条件下的平衡状态，因此n(SO2)相同，c正确；d．正方应是放热反应，其它条件不变，升高温度平衡向逆反应方向移动，所以500℃时反应达平衡，n(SO3)比图中D点的值小，d不正确，答案选ac。

（3）溶液中c (SO32－)的浓度是0.2 mol·L－1，则消耗c (SO32－)的浓度＝1.0mol/L－0.2mol/L＝0.8mol/L，因此根据方程式SO32－＋SO2＋H2O＝2HSO3－可知溶液c(HSO3－)＝0.8mol/L×2＝1.6mol/L