Question

（14分）氧和硫的化合物在化工生产上应用非常广泛。试回答下列问题：

（1）O₃可通过电解稀硫酸（原理如下图所示，该条件下3O₂=2O₃可以发生）制得。图中阳极为       （填A或B）。若C处通入O₂，则A极的电极反应式为：            ,若C处不通入O₂ ，D、E处分别收集到1mol和0.4mol气体， 则E处收集的气体中O₃所占的体积分数为          （忽略 O₃ 的分解）。

（2）臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。己知：

6Ag(s)+O₃(g)===3Ag₂O(s)；△H = -235 kJ/mol;

2 Ag₂O(s)===4Ag(s)+O₂(g)；△H = +60kJ/mol;

则反应 2O₃（g）= 3O₂（g）的△H =         。

（3）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＝＋98 kJ·mol^－1。某温度时向体积为2 L的恒容密闭容器中充入0．20mol SO₂Cl₂，达到平衡时，容器中含0.1mol SO₂，该温度时反应的平衡常数为____（请带单位）。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_______。

（4）对（3）中的反应，在400℃，1.01×10⁵Pa条件下，向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的SO₂Cl₂，n(SO₂)和n(SO₂Cl₂)随时间的变化曲线如图所示。

①0～20min反应的平均速率υ(SO₂Cl₂)＝___________。

②下列叙述正确的是

A．A点υ正(SO₂Cl₂)＞υ逆(SO₂Cl₂)

B．密度和平均摩尔质量不变均说明处于平衡状态

C．其它条件不变，若增大压强 ，n(SO₂)比图中D点的值大

D．其它条件不变，500℃时反应达平衡，n(SO₂)比图中D点的值大

Answer

（未标明的每空2分，共14分）

（1）B（1分） ； O2＋4H＋＋4e－=2H2O ； 50%

（2）-290kJ/mol

（3）0.05 mol/L 46.6g

（4）①0.04mol/(L·min) （1分） ②AD（完全正确2分，漏选1分，有错为零分）

【解析】

试题分析：（1）①根据装置图判断，电极B产生氧气和臭氧，则为氢氧根离子放电产生氧气，所以B是阳极；若C处通入氧气，则氧气在阴极发生还原反应，得到电子与硫酸溶液中的氢离子结合生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O；若C处不通入氧气，则阴极是氢离子放电生成氢气，所以D极得到1mol氢气，转移电子的物质的量是2mol，若阳极只生成氧气，则氧气的物质的量是2mol/4=0.5mol，现在得到氧气与臭氧的物质的量是0.4mol，根据3O2=2O3，每生成2mol臭氧，则气体的物质的量减少1mol，现在减少0.5mol-0.4mol=0.1mol，所以生成臭氧的物质的量是0.2mol，在E处的体积分数即为物质的量分数是0.2mol/0.4mol×100%=50% ；

（2）根据盖斯定律，上式×2+下式×3得2O3（g）= 3O2（g）的△H =（-235 kJ/mol）×2+（+60kJ/mol）×3= -290kJ/mol；

（3） 根据题意，平衡时二氧化硫与氯气的物质的量浓度均是0.1mol/2L=0.05mol/L, SO2Cl2(g)的平衡浓度为(0.2mol-0.1mol)/2L=0.05mol/L，根据平衡常数的定义，该温度时反应的平衡常数为K=0.052mol/L /0.05mol/L =0.05 mol/L；0.1mol二氧化硫与0.1mol氯气恰好完全反应生成0.1mol硫酸和0.2molHCl，所以SO2Cl2(g)SO2(g)＋Cl2(g)的生成物浓度减少，平衡正向移动，最终全部转化为二氧化硫和氯气，所以最终生成0.2mol硫酸，与足量BaCl2溶液反应生成0.2mol硫酸钡沉淀，质量是0.2mol×233g/mol=46.6g ；

（4） ①根据图像，0～20min反应的平均速率υ(SO2)＝1.6mol/2L/20min=0.04mol/(L·min),二氧化硫与SO2Cl2的系数相同，则反应速率相等，所以 υ(SO2Cl2)＝0.04mol/(L·min)；②A、根据图像可知A点反应未达到平衡状态，平衡向正反应方向进行，则υ正(SO2Cl2)＞υ逆(SO2Cl2)，正确；B、因为该反应的容器的体积不变，所以气体的密度始终不变，不能判断为平衡状态，错误；C、其它条件不变，若增大压强 ，平衡逆向移动，则二氧化硫的物质的量减少，n(SO2)比图中D点的值小，错误；D．正方应是吸热反应，其它条件不变，升高温度平衡向正反应方向移动，所以500℃时反应达平衡，n(SO3)比图中D点的值大，正确，答案选AD。

考点：考查电化学反应原理的应用，化学平衡的移动原理及计算