Question

高温裂解法处理工业废硫酸的原理为：2H₂SO₄(l)=2SO₂(g)＋O₂(g)＋2H₂O(g) △H=+ 550 kJ/mol，它由两步反应组成：

i．H₂SO₄(l)=SO₃(g)＋H₂O(g)△H=+177kJ/molii．SO₃(g)分解。

(1)SO₃(g)分解的热化学方程式为________________。

(2)工业上常用SO₂制备Na₂S₂O₃，向0.1 mol/L的Na₂S₂O₃溶液中滴加稀硫酸的离子方程式为_________。

(3)反应ii的△S_______________0(填 “>”、 “<”、 “=”)。

(4)对反应ii，可用V₂O₅ 作催化剂。已知：SO₂＋V₂O₅SO₃＋V₂O₄ K₁、1/2O₂＋V₂O₄V₂O₅ K₂， 则在相同温度下，2SO₃(g)2SO₂(g)＋O₂(g)的平衡常数 K=______________(用K₁、K₂表示)。

(5) L（L₁、L₂），X可分别代表压强或温度，右图表示L一定时，反应ii中SO₃(g)的平衡转化率随X的变化关系。

①X代表的物理量是_________________；

②比较L₁、L₂的大小_________________。

(6)维持体系总压p恒定，在T ^oC时，物质的量为9 mol、体积为2L的SO₃(g)发生反应：2SO₃(g)2SO₂(g)＋O₂(g)， 已知SO₃的平衡转化率25%，则在该温度下反应的平衡常数K＝_____________(用最简分数表示)。

Answer

（1）2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g)△H=+196kJ/mol；

（2）S2O32－+2H+=S↓+SO2↑+H2O；

（3）>；（4）；

（5）①压强②L2>L1（6）1/18mol/L

【解析】

试题分析：（1）由题意知，

①2H2SO4(l)═2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)△H=+550kJ•mol-1

②H2SO4(l)═SO3(g)+H2O(g)△H=+177kJ•mol-1

将方程式①-2②得2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)

△H=（+550kJ•mol-1）-2（+177kJ•mol-1）=+196kJ•mol-1，

故答案为：2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g)△H=+196kJ•mol-1；

（2）Na2S2O3溶液中滴加稀硫酸发生氧化还原反应生成二氧化硫和单质硫，该反应的的离子方程式为：S2O32-+ 2H+ = S↓ +SO2↑ + H2O。

（3）2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g)是气体分子数最多的反应，所以△S＞0。

（4）已知：①SO2＋V2O5 SO3＋V2O4 K1、②1/2O2＋V2O4V2O5 K2，-2×(①+②)可得反应2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)，则在相同温度下，2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)的平衡常数为；

（5）①由图可知，X越大，转化率越低，升高温度转化率增大，则X表示压强；

②由2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g) △H＞0，温度高，转化率大，图中等压强时L2对应的转化率大，则L1＜L2。

（6）维持体系总压p恒定，在T oC时，物质的量为9 mol、体积为2L的SO3(g)发生反应：2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)， 当SO3的平衡转化率25%时，参加反应的SO3的物质的量为9/4mol，生成SO29/4mol，生成O29/8mol，达到平衡时气体物质的量总和为(9-9/4)mol+9/4mol+9/8mol=81/8mol。由于总压强恒定，所以，达到平衡后气体体积为9/4L，则平衡时各物质的浓度为c(SO3)=3mol/L、c(SO2)=1mol/L、c(O2)=0.5mol/L，则在该温度下反应的平衡常数K＝[c2(SO2)•c(O2)]/c2(SO3)=1/18mol/L。

故答案为：1/18mol/L。

考点：考查反应热和焓变；热化学方程式书写

【名师点睛】本题考查电解原理、盖斯定律、图象分析，为高频考点，明确电解原理、盖斯定律及外界条件对化学平衡影响是解本题关键，侧重考查学生分析推断及计算能力，注意图象中曲线变化趋势与外界条件的关系，题目难度较大。近年来，在高考化学试题中凸现出了一种新的题型—动态多变量图像题。此类试题的主要特点是：（1）图像在一个坐标系上有多个变化量，图像较为复杂；（2）图像中隐含信息量大，对学生读图获取信息能力的要求较高；（3）由于多变量的存在，要求学生会多角度、多层面去思考和探究问题，有效的考查了学生综合分析、推理判断能力。 解答此类试题的关键是：（1）看清横、纵坐标代表的含义，理解图示化学曲线的意义；（2）理清图像变化的趋势，重点把握起点、拐点、终点。突破口在于抓住图像中关键点的含义，在此基础上结合化学原理作出正确的判断。