Question

【題目】硫酸在生活和生產中應用廣泛。

Ⅰ　某工廠以黃鐵礦（主要成分為FeS2）為原料，采用“接觸法”制備硫酸。

已知298 K和101 kPa條件下：

2FeS2（s）=2FeS（s）＋S（s） ΔH1

S（s）＋2O2（g）=2SO2（g） ΔH2

4FeS（s）＋7O2（g）=2Fe2O3（s）＋4SO2（g） ΔH3

則在該條件下FeS2與O2生成Fe2O3和SO2的總熱化學方程式是________。

Ⅱ　催化氧化反應：2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＜0

（1） 在體積可變的密閉容器，維持壓強為1×105 Pa和初始n（SO2）＝2 mol，充入一定量的O2，SO2平衡轉化率α（SO2）隨O2物質的量n（O2）的變化關系如圖所示：

①在1000℃時，SO2平衡轉化率隨著O2物質的量的增大緩慢升高，解釋其原因________。

②a點時SO3的平衡分壓p（SO3）＝________Pa（保留2位有效數字，某組分的平衡分壓＝總壓×某組分的物質的量分數）。

（2）保持溫度不變，向固定體積的密閉容器中充入一定量的SO2、O2。請畫出平衡體系中SO3的體積分數φ（SO3）隨初始SO2、O2的物質的量之比[n（SO2）/n（O2）]的變化趨勢圖。

（3）已知活化氧可以把SO2快速氧化為SO3。根據計算機模擬結果，在炭黑表面上O2轉化為活化氧的反應歷程與能量變化如圖所示。下列說法正確的是________。

A O2轉化為活化氧是氧氧鍵的斷裂與碳氧鍵的生成過程

B 該過程中最大能壘（活化能）E正＝0.73 eV

C 每活化一個O2吸收0.29 eV的能量

D 炭黑可作為SO2轉化為SO3的催化劑

E 其它條件相同時，炭黑顆粒越小，反應速率越快

Ⅲ　硫酸工廠尾氣中的SO2可被NaOH溶液吸收，用惰性電極將所得的Na2SO3溶液進行電解，可循環再生NaOH的同時得到H2SO4，寫出陽極的電極方程式________。

Answer 1

【答案】4FeS2（s）＋11O2（g）=2Fe2O3（s）＋8SO2（g） ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2＋ΔH3；該反應ΔH＜0，1000℃時，該反應的化學平衡常數很小，SO2平衡轉化率小；1000℃時，恒壓條件下，充入O2，c（SO2）和c（SO3）等倍數減，c（O2）增大，Qc＝＜K，平衡正向移動，SO2平衡轉化率增大 7.3×104或0.73×105 ADE ＋H2O—2e=＋2H+

【解析】

（1）根據蓋斯定律分析熱化學方程式的書寫。

（2）根據平衡的三段式模式計算。

（3）根據反應過程能量的變化分析活化能及是放熱還是吸熱過程。

（4）根據陽極失去電子化合價升高分析電極反應。

Ⅰ ①2FeS2（s）=2FeS（s）＋S（s） ΔH1；②S（s）＋2O2（g）=2SO2（g） ΔH2；③4FeS（s）＋7O2（g）=2Fe2O3（s）＋4SO2（g） ΔH3，根據蓋斯定律分析，①×2+②×2+③得熱化學方程式為：4FeS2（s）＋11O2（g）=2Fe2O3（s）＋8SO2（g） ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2＋ΔH3；

Ⅱ(1) ①該反應ΔH＜0，1000℃時，根據二氧化硫的轉化率曲線，該反應的化學平衡常數很小，SO2平衡轉化率小；1000℃時，恒壓條件下，充入O2，c（SO2）和c（SO3）等倍數減，c（O2）增大，Qc＝＜K，平衡正向移動，SO2平衡轉化率增大 ；

② 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

起始2 1 0

改變1.6 0.8 1.6

平衡0.4 0.2 1.6

三氧化硫的平衡分壓為=7.3×104或0.73×105 ；

(2) 保持溫度不變，向固定體積的密閉容器中充入一定量的SO2、O2。二氧化硫和氧氣的比例為2：１時三氧化硫的平衡體積分數最大，故圖象為：

；

(3). A.從圖分析，O2轉化為活化氧是氧氧鍵的斷裂與碳氧鍵的生成過程，故正確；

B. 該過程中最大能壘(活化能)為0.75-0.0=0.75 eV ，故錯誤；

C．每活化一個O2釋放0.29 eV的能量，故錯誤；

D．炭黑可以提供活化氧，可作為SO2轉化為SO3的催化劑，故正確；

E．其它條件相同時，炭黑顆粒越小，反應接觸面越大，反應速率越快，故正確。故選ADE。

Ⅲ.用惰性電極將所得的Na2SO3溶液進行電解，可循環再生NaOH的同時得到H2SO4，陽極是亞硫酸根離子失去電子生成硫酸根離子，陽極的電極反應式為：＋H2O—2e=＋2H+。