Question

硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。

(1)己知25℃时：O₂(g)+S(s)=SO₂(g)       △H=-akJ·mol^-1

O₂(g) +2SO₂(g)2SO₃(g)      △H = -b kJ·mol^-1

写出SO₃(g)分解生成O₂(g)与S(s)的热化学方程式：__________________。

(2)研究SO₂催化氧化生成SO₃的反应，回答下列相关问题：

①甲图是SO₂(g)和SO₃(g)的浓度随时间的变化情况。反应从开始到平衡时，用O₂表示的平均反应速率

为__________________。

②在一容积可变的密闭容器中充入20 mol SO₂(g)和10mol O₂(g)，O₂的平衡转化率随温度（T)、压强（P)的变化如图乙所示。则P₁与P₂的大小关系是P₁______P₂ ( “>”“ <”或“=”），A、B、C三点的平衡常数大小关系为__________(用K_A、K_B、K_C和“<”“>”    或“=”表示）。

(3)常温下，H₂SO₃的电离平衡常数K_a1=1.54×10^-2，K_a2=1.02×10^-7。

①将SO₂通入水中反应生成H₂SO₃。试计算常温下H₂SO₃2H⁺+SO₃^2-的平衡常数K =_____。（结果保留小数点后两位数字）

②浓度均为0. 1 mol • L^-1的Na₂SO₃、NaHSO₃混合溶液中，

=    ________。   

(4)    往1 L0.2 mol • L^-1 Na₂SO₃溶液中加入0.1 mol的CaCl₂固体，充分反应后（忽略溶液体积变化），溶液中c(Ca²⁺)=_________。（已知，常温下K_sp(CaSO₃)=1.28×l0^-9)

(5)用含等物质的量溶质的下列溶液分别吸收SO₂，理论吸收量最多的是__________(填序号）。

A.Na₂SO₃   B.Fe(NO₃)₃    C.Ba(OH)₂      D.酸性 KMnO₄

Answer

SO3(g) O2(g) + S(s) ΔH=+(a+) kJ·mol-1 0.375mol·(L·min)-1 < KB >KA =Kc 1.57×10-9 或1.5 1.28×10-8mol. L-1 B

【解析】（1）考查热化学反应方程式的计算，①O2(g)+S(s)=SO2(g)，②O2(g) +2SO2(g)2SO3(g)， ①×2＋②得到2S(s)＋3O2(g)=2SO3(g) △H=(－2a－b)kJ·mol－1 ，SO3分解成S和O2，热化学反应方程式为： SO3(g) O2(g) + S(s) ΔH=+(a+) kJ·mol-1；（2）考查化学反应速率的计算、勒夏特列原理以及化学平衡常数，①根据化学反应速率的数学表达式，v(SO2)=(9－1.5)/10mol/(L·min)=0.75 mol/(L·min)，利用化学反应速率之比等于化学剂量数之比，因此有v(O2)=v(SO2)/2=0.75/2mol/(L·min)=0.375mol/(L·min)；②作等温线，反应前气体系数之和大于反应后气体系数，因此增大压强，平衡向正反应方向移动，O2的转化率增大，即P1KC，即KB>KA=KC；（3）本题考查平衡常数的计算和物料守恒，①根据平衡常数的定义，K= =Ka1×Ka2=1.54×10－2×1.02×10－7=1.57×10-9 ；②根据物料守恒，2c(Na＋)=3[c(SO32－)＋c(HSO3－)＋c(H2SO3)]，因此有：=3/2；（4）本题考查溶度积的计算，发生的反应是Na2SO3＋CaCl2=CaSO3↓＋2NaCl，反应后溶液中c(SO32－)=0.1mol·L－1，Ksp=c(Ca2＋)×c(SO32－)，解得c(Ca2＋)=Ksp/c(SO32－)=1.28×10－9/0.1mol·L－1=1.28×10－8mol·L－1；（5）考查氧化还原反应的计算、元素及其化合物的性质，令这些物质的物质的量为1mol，A、发生Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3，吸收SO2的物质的量为1mol；B、根据得失电子数目守恒，有1××(3－2)＋3×(5－2)=n(SO2)×2，解得n(SO2)=5mol；C、发生Ba(OH)2＋2SO2=Ba(HSO3)2，因此吸收2molSO2；D、1×(7－2))= n(SO2)×2，解得n(SO2)=2.5mol，；综上所述，硝酸铁吸收二氧化硫最多，即选项B正确。