问题 填空题

运用化学反应原理研究元素及其化合物的反应对生产、生活有重要意义.

请回答下列问题:

(1)工业上以辉铜矿(主要成分 Cu2S)为原料,采取火法熔炼工艺生产铜.该过程中有如下反应:

2Cu2S(s)+3O2(g)=2Cu2O(s)十2SO2(g)△H=-768.2KJ•mol-1

2Cu2O(s)+Cu2S(s)=6Cu(s)+SO2(g)△H=+116.0KJ•mol-1

则反应Cu2S(s)+O2(g)=2Cu(s)+SO2(g)的△H=______.

(2)硫酸生产中涉及反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g).     

①一定条件下,的平衡转化率和温度的关系如右图所示.该反应的△H______O(填“>”或“<”).反应进行到状态D时,v______v(填“>”、“<”或“=”).

②某温度时,将4molSO2和2molO2通入2L密闭容器中,10min时反应达到平衡状态,测得SO3的浓度为1.6mol•L-1,则0~10min内的平均反应速率v(SO2)=______,该温度下反应的平衡常数K=______.

③下列叙述能证明该反应已经达到化学平衡状态的是(填标号,下同)______

A.容器内压强不再发生变化          B.SO2的体积分数不再发生变化

C.容器内气体质量不再发生变化      D.容器内气体密度不再发生变化

④以下操作将引起平衡向正反应方向移动并能提高SO2转化率的是______

A.向容器中通入少量O2 B.向容器中通入少量SO2C.使用催化剂    D.升高温度E.恒容通入少量氦气

⑤气体SO2是大气污染物,可选用下列试剂中的______吸收.

a.浓H2SO4     b.稀HNO3   c.NaOH溶液   d.氨.

答案

(1)已知:①2Cu2S(s)+3O2(g)=2Cu2O(s)十2SO2(g)△H=-768.2KJ•mol-1

②、2Cu2O(s)+Cu2S(s)=6Cu(s)+SO2(g)△H=+116.0KJ•mol-1

根据盖斯定律,①+②的3Cu2S(s)+3O2(g)=6Cu(s)+3SO2(g),故△H=

1
3
×(-768.2KJ•mol-1+116.0KJ•mol-1)=-217.4kJ•mol-1

故答案为:-217.4kJ•mol-1

(2)①由图可知,温度越高SO2的转化率越小,即升高温度平衡向逆反应移动,故正反应是放热反应,即△H<0;

状态D时的SO2的转化率为80%,未达到90%,反应向正反应进行,v>v

故答案为:<;>;

②10min时反应达到平衡状态,SO3的浓度为1.6mol•L-1,故v(SO3)=

1.6mol/L
10min
=0.16nol/(L•min),速率之比等于化学计量数之比,所以v(SO2)=v(SO3)=0.16nol/(L•min);

               2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g).     

开始(mol/L):2        1        0

变化(mol/L):1.6     0.8      1.6

平衡(mol/L):0.4     0.2      1.6

所以该温度下平衡常数k=

c2(SO3)
c2(SO2)•c(O2)
=
1.62
0.42×0.2
L•mol-1=80L•mol-1

故答案为:0.16nol/(L•min);80L•mol-1

③A.随反应进行气体的物质的量减少,压强降低,容器内压强不再发生变化,说明到达平衡,故A正确;

B.达到平衡状态时,各物质的百分含量不变,SO2的体积分数不再发生变化,说明到达平衡,故B正确;

C.反应混合物都是气体,质量始终不变,容器内气体质量不再发生变化,不能说明到达平衡,故C错误;

D.反应混合物都是气体,质量不变,容器的容积不变,混合气体的密度始终不变,容器内气体密度不再发生变化,不能说明到达平衡,故D错误;

故选AB;

④A.向容器中通入少量O2,即增大氧气的浓度,能使平衡正向移动并能提高SO2转化率,故A正确;

B.向容器中通入少量SO2,即增大二氧化硫的浓度,能使平衡正向移动但是能降低了SO2转化率,故B错误;

C.使用催化剂,不会影响化学平衡的移动,也不会改变二氧化硫的转化率,故C错误;

D.升高温度,化学平衡向逆反应移动,SO2转化率降低,故D错误;

E.向容器中通入少量氦气,当恒容时,各组分的浓度不变,则平衡不移动,故E错误;

故选A;

⑤a.浓H2SO4不能吸收SO2,故a错误;

b.稀HNO3具有强氧化性,稀HNO3吸收SO2,有NO生成,NO有毒,污染空气,故b错误;

c.NaOH溶液吸收SO2生成亚硫酸钠,故c正确;

d.氨水吸收SO2生成亚硫酸铵,故d正确;

故选cd;

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