研究人員利用含硫物質(zhì)熱化學循環(huán)實現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲,過程如下:
(1)反應Ⅰ:2H2SO4 (l)═2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)△H1=+551kJ?mol-1
反應Ⅲ:S(s)+O2(g)═SO2(g)△H3=-297kJ?mol-1
反應Ⅱ的熱化學方程式3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)△H=-254kJ/mol3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)△H=-254kJ/mol。
(2)對于反應Ⅱ,在投料比【n(SO2):n(H2O)】為3:2時,兩種壓強下,H2SO4在平衡體系中物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度的變化關系如圖1所示。
①下列說法不正確的是CDCD。
A.p2>pl
B.反應Ⅱ的△s<0
C.使用合適催化劑可以提高H2SO4在平衡體系中物質(zhì)的量分數(shù)
D.其他條件相同時,投料比【n(SO2):n(H2O)】改變?yōu)?:1,可提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率
②對于反應Ⅱ,在某一投料比時,分別為140℃和180℃下,在圖2中畫出H2SO4在平衡體系中物質(zhì)的量分數(shù)隨壓強的變化關系示意圖。
(3)I-可以作為水溶液中SO2歧化反應的催化劑,可能的催化過程如下:
i.SO2+4I-+4H+═S↓+2I2+2H2O
ⅱ.I2+2H2O+SO2═SO42-+4H++2I-
為探究i、ⅱ反應速率與SO2歧化反應速率的關系,實驗如下:分別將18mL SO2飽和溶液加入到2mL下列試劑中,密閉放置觀察現(xiàn)象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
序號 | A | B | C | D |
試劑組成 | 0.4mol?L-1 KI | 0.4mol?L-1 KI 0.2mol?L-1 H2SO4 |
0.2mol?L-1 H2SO4 | 0.2mol?L-1 KI 0.0002 mol I2 |
實驗現(xiàn)象 | 溶液變黃,一段時間后出現(xiàn)渾濁 | 溶液變黃,出現(xiàn)渾濁較A快 | 無明顯現(xiàn)象 | 溶液由棕褐色很快褪色,變成黃色,出現(xiàn)渾濁較A快 |
I-為SO2歧化反應的催化劑,氫離子單獨存在時不具有催化作用,但氫離子可加快歧化反應速率
I-為SO2歧化反應的催化劑,氫離子單獨存在時不具有催化作用,但氫離子可加快歧化反應速率
。②實驗表明,SO2的歧化反應速率D>A,結(jié)合i、ⅱ反應速率解釋原因
反應ⅱ比反應i快,D中由反應ii產(chǎn)生的氫離子使反應i加快
反應ⅱ比反應i快,D中由反應ii產(chǎn)生的氫離子使反應i加快
。【答案】3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)△H=-254kJ/mol;CD;I-為SO2歧化反應的催化劑,氫離子單獨存在時不具有催化作用,但氫離子可加快歧化反應速率;反應ⅱ比反應i快,D中由反應ii產(chǎn)生的氫離子使反應i加快
【解答】
【點評】
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①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關系是K1K2(填“>”、“<”或“=”).
②以下有關說法正確的是
a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化則可逆反應達到平衡
b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應達到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達到平衡的時間并提高CH3OH的產(chǎn)率
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