Question

含硫化合物在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的用途。

（1）SO2可用于工業(yè)生產(chǎn)SO3。

①在一定條件下，每生成8g SO3氣體，放熱9.83kJ。該反應的熱化學方程式為________。

②在500℃，催化劑存在的條件下，向容積為1L的甲、乙兩個密閉容器中均充入 2 mol SO2和1 mol O2。甲保持壓強不變，乙保持容積不變，充分反應后均達到平衡。

I．平衡時，兩容器中SO3體積分數(shù)的關(guān)系為：甲_______乙（填“>”、“<”或“ =”）。

II．若乙在t1 min時達到平衡，此時測得容器乙中SO2的轉(zhuǎn)化率為90%，則該

反應的平衡常數(shù)為_______；保持溫度不變，t2 min時再向該容器中充入1 mol SO2和1 mol SO3，t3min時達到新平衡。請在下圖中畫出t2~t4 min內(nèi)正逆反應速率的變化曲線（曲線上必須標明V正、V逆  ）

（2）硫酸鎂晶體（MgSO4·7H2O )在制革、醫(yī)藥等領域均有廣泛用途。4.92g硫酸鎂晶體受熱脫水過程的熱重曲線（固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線）如右圖所示。

①固體M的化學式為__________。

②硫酸鎂晶體受熱失去結(jié)晶水的過程分為_________個階段。

③N轉(zhuǎn)化成P時，同時生成另一種氧化物，該反應的化學方程式為_________。

 

Answer 1

（1）①2SO2（g）+O2（g）?2 SO3（g）△H=-196.6 kJ/mol

 ②I  ＞          II  810 L/mol

（2）①MgSO4?H2O  ② 2     ③MgSO4MgO+SO3↑

【解析】（1）①在一定條件下，每生成8gSO3的物質(zhì)的量為0.1mol，放熱9.83kJ，則每生成1mol三氧化硫反應放熱98.3KJ，所以該反應的熱化學方程式為：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-196.6 kJ/mol。

②I．2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）正反應是體積縮小的反應，在500℃，催化劑存在的條件下，向容積為1L的甲、乙兩個密閉容器中均充入2mol SO2和1mol O2，起始時甲、乙兩容器體積相同，甲保持壓強不變，乙保持容積不變，充分反應后均達到平衡，甲為了保持壓強不變，容器的體積不斷減小，這一過程相當于到達平衡后的乙對容器加壓，加壓平衡正移．因此，達平衡時，甲容器中SO3體積分數(shù)大于乙容器中的三氧化硫，故答案為＞；

II．乙在t1min時達到平衡，此時測得容器乙中的轉(zhuǎn)SO2化率為90%，則2mol SO2和1mol O2在1L密閉容器在t1min內(nèi)各物質(zhì)濃度發(fā)生的變化如下：

               2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）

起始濃度（mol/L）  2          1            0

變化濃度（mol/L）1.8        0.9          1.8

平衡濃度（mol/L）0.2        0.1          1.8

該反應的平衡常數(shù)為：k= C2(SO3)/C2(SO2)×C(O2)=（1.8mol/L）2/（0.2mol/L）2×（0.1mol/L）=810 L/mol。保持溫度不變t2min時，化學平衡常數(shù)不變，再向該容器中充入1molSO2和1mol SO3，反應物SO2和生成物SO3，濃度在t2時都瞬間增加，所以t2時瞬間反應速率增大，在1L密閉容器在t2min內(nèi)各物質(zhì)濃度如下：

                       2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g），

起始濃度（mol/L） 1.2          0.1        2.8    

此時濃度商為：QC= C2(SO3)/C2(SO2)×C(O2)=（2.8mol/L）2/（1.2mol/L）2×（0.1mol/L）＜K=810 L/mol，平衡向正反應方向移動，t3min時達到新平衡，圖象如圖所示

（2）①依據(jù)圖象分析在150℃時固體質(zhì)量變?yōu)?.76g，硫酸鎂晶體加熱失去結(jié)晶水，質(zhì)量減小，設失去結(jié)晶水x個，則4.92g MgSO4?7H2O樣品物質(zhì)的量=4.92g÷246g/mol=0.02mol，

MgSO4?7H2OMgSO4?（7-x）H2O+xH2O

0.02mol               0.02xmol          

0.02xmol×18g/mol=4.92g-2.76g=2.16g

x=6   所以加熱到150℃時固體為MgSO4?H2O

②依據(jù)圖象分析在200℃時固體質(zhì)量變?yōu)?.40g，硫酸鎂晶體加熱失去結(jié)晶水，質(zhì)量減小，設失去結(jié)晶水Y個，

MgSO4?7H2O MgSO4?（7-Y）H2O+YH2O

0.02mol                           0.02Ymol     

0.02Ymol×18g/mol=4.92g-2.40g=2.52g，  x=7 

所以加熱到200℃時固體為MgSO4，所以硫酸鎂晶體受熱失去結(jié)晶水的過程分為兩個階段。故答案為2；    

③硫酸鎂晶體（MgSO4?7H2O）加熱到200℃N時固體為硫酸鎂，硫酸鎂只含三種元素，N轉(zhuǎn)化成P時，同時生成另一種氧化物，另一種氧化物只能是硫的氧化物，因鎂的化合價未變，所以氧化物為三氧化硫，從圖象中可知P時，固體質(zhì)量為0.8克，氧化鎂的物質(zhì)的量為0.8g÷40g/mol=0.02mol，N轉(zhuǎn)化成P時減少的固體質(zhì)量2.40g-0.8=1.6g，硫的物質(zhì)的量等于硫酸鎂晶體的物質(zhì)的量為0.02mol，所以氧元素的質(zhì)量為1.6g-0.02mol×32g/mol=0.96g，物質(zhì)的量為0.96g÷6g/mol=0.06mol，所以硫與氧的物質(zhì)的量比為：0.02：0.06=1：3，進一步驗證為三氧化硫，所以反應為：MgSO4MgO+SO3↑。