Question

I.亚硫酸钠的氧化反应:2Na₂SO₃ (aq) +O₂(aq)=2Na₂SO₄(aq)   ∆H=x kJ/mol。其反应速率受溶解氧浓度影响,分为富氧区和贫氧区两个阶段。

（1）已知O₂(g) O₂(aq) ∆H=y kJ/mol，Na₂SO₃ 溶液与O₂(g)反应的热化学方程式为___________________。

（2）291.5 K时,1.0 L溶液中Na₂SO₃初始量分别为4、6、8、12 mmol,溶解氧浓度初始值为9.60 mg/L,每5 s记录溶解氧浓度,实验结果如图所示。当Na₂SO₃初始量为12 mmol,经过20 s溶解氧浓度降为6.40 mg/L,则0～20s内Na₂SO₃的平均反应速率为_______mol/(L·s)。

（3）为确定贫氧区速率方程v=k·c^a(SO₃^2-)·c^b(O₂)中的a、b的值(取整数),分析实验数据。

c(Na2SO3)×10^3	3.65	5.65	7.65	11.65
v×10^6	10.2	24.4	44.7	103.6

①当溶解氧浓度为4.0 mg/L时,c(SO₃^2-)与速率数值关系如表(甲)所示，则a=____。

②当溶解氧浓度小于4.0mg/L时,图中曲线皆为直线,Na₂SO₃氧化速率与溶解氧浓度无关,则b=_______。

（4）两个阶段不同温度的速率常数之比如表(乙)所示。已知,R为常数。Ea(富氧区)_____ (填“＞”或“＜”)Ea(贫氧区)。

反应阶段	速率方程
富氧区	v=k·c (SO3^2^-)·c (O2)	1.47
贫氧区	v=k·c^a (SO3^2^-)·c^b(O2)	2.59

II. （5）在容积固定的密闭容器中,起始充入0.2 mol SO₂和0.1 mol O₂,反应体系起始总压强0.1MPa。反应在一定温度下达到平衡时SO₂的转化率为90%。该反应的压强平衡常数Kp=________ ( 分压=总压×物质的量分数)(写单位)。

（6）利用原电池原理,也可用SO₂和O₂来制备硫酸,该电池用多孔材料作电极。请写出该电池负极反应式_________________________。

Answer

2Na2SO3(aq) +O2(g)=2Na2SO4(aq) ∆H=(x+y)kJ/mol 1×10-5 2 0 ＜ 24300MPa-1

【解析】

(1) 2Na2SO3(aq) +O2 (aq)=2Na2SO4(aq) ∆H=x kJ/mol ①；

O2(g) O2(aq) ∆H=y kJ/mol②；

将方程式①+②得2Na2SO3 (aq) +O2 (g)=2Na2SO4(aq) ∆H=(x+y)kJ/mol；

(2) 0～20s内溶解氧浓度变化量=(9.60-6.40)mg/L=3.20mg/L=3.20×10-3g/L，则△c(O2)= =10-4mol/L，根据方程式得△c(Na2SO3)=2△c(O2)=2×10-4mol/L，0～20s内Na2SO3的平均反应速率v= =1×10-5mol•L-1•s-1；

(3)①当溶解氧浓度为4.0 mg/L时，c(SO32-)与速率数值关系如表(甲)所示，v1：v2=c1a(SO32-)：c2a(SO32-)，，解得a=2；

②当溶解氧浓度小于4.0mg•L-1时，图中曲线皆为直线，说明该方程为一次函数，k为常数，v与c(SO32-)有关，溶解氧浓度对v无影响，所以b=0；

(4) ln随着Ea的增大而增大，富氧区的ln较小，故Ea(富氧区)＜Ea(贫氧区)；

（5）

设平衡时的总压强P， ，P=0.07 MPa，Kp= 24300MPa-1；

（6）SO2和O2来制备硫酸，硫元素化合价升高，负极为SO2失电子生成硫酸根离子，反应的离子方程式是。