Question

【題目】（題文）近年來，研究人員提出利用含硫物質熱化學循環實現太陽能的轉化與存儲。過程如下：

（1）反應Ⅰ：2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol－1

反應Ⅲ：S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=－297 kJ·mol－1

反應Ⅱ的熱化學方程式：________________。

（2）對反應Ⅱ，在某一投料比時，兩種壓強下，H2SO4在平衡體系中物質的量分數隨溫度的變化關系如圖所示。

p2_______p 1（填“＞”或“＜”），得出該結論的理由是________________。

（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。將ii補充完整。

i．SO2+4I－+4H+S↓+2I2+2H2O

ii．I2+2H2O+__________________+_______+2 I－

（4）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18 mL SO2飽和溶液加入到2 mL下列試劑中，密閉放置觀察現象。（已知：I2易溶解在KI溶液中）

序號	A	B	C	D
試劑組成	0.4 mol·L－1 KI	a mol·L－1 KI 0.2 mol·L－1 H2SO4	0.2 mol·L－1 H2SO4	0.2 mol·L－1 KI 0.0002 mol I2
實驗現象	溶液變黃，一段時間后出現渾濁	溶液變黃，出現渾濁較A快	無明顯現象	溶液由棕褐色很快褪色，變成黃色，出現渾濁較A快

①B是A的對比實驗，則a=__________。

②比較A、B、C，可得出的結論是______________________。

③實驗表明，SO2的歧化反應速率D＞A，結合i、ii反應速率解釋原因：________________。

Answer 1

【答案】 3SO2(g)+2H2O (g)2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=254 kJ·mol1 > 反應Ⅱ是氣體物質的量減小的反應，溫度一定時，增大壓強使反應正向移動，H2SO4 的物質的量增大，體系總物質的量減小，H2SO4的物質的量分數增大 SO2 SO42 4H+ 0.4 I是SO2歧化反應的催化劑，H+單獨存在時不具有催化作用，但H+可以加快歧化反應速率 反應ii比i快；D中由反應ii產生的H+使反應i加快

【解析】分析：（1）應用蓋斯定律結合反應II分析。

（2）采用“定一議二”法，根據溫度相同時，壓強與H2SO4物質的量分數判斷。

（3）依據催化劑在反應前后質量和化學性質不變，反應i+反應ii消去I-得總反應。

（4）用控制變量法對比分析。

詳解：（1）根據過程，反應II為SO2催化歧化生成H2SO4和S，反應為3SO2+2H2O=2H2SO4+S。應用蓋斯定律，反應I+反應III得，2H2SO4（l）+S（s）=3SO2（g）+2H2O（g）ΔH=ΔH1+ΔH3=（+551kJ/mol）+（-297kJ/mol）=+254kJ/mol，反應II的熱化學方程式為3SO2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）+S（s）ΔH=-254kJ/mol。

（2）在橫坐標上任取一點，作縱坐標的平行線，可見溫度相同時，p2時H2SO4物質的量分數大于p1時；反應II是氣體分子數減小的反應，增大壓強平衡向正反應方向移動，H2SO4物質的量增加，體系總物質的量減小，H2SO4物質的量分數增大；則p2p1。

（3）反應II的總反應為3SO2+2H2O=2H2SO4+S，I-可以作為水溶液中SO2歧化反應的催化劑，催化劑在反應前后質量和化學性質不變，（總反應-反應i）2得，反應ii的離子方程式為I2+2H2O+SO2=4H++SO42-+2I-。

（4）①B是A的對比實驗，采用控制變量法，B比A多加了0.2mol/LH2SO4，A與B中KI濃度應相等，則a=0.4。

②對比A與B，加入H+可以加快SO2歧化反應的速率；對比B與C，單獨H+不能催化SO2的歧化反應；比較A、B、C，可得出的結論是：I是SO2歧化反應的催化劑，H+單獨存在時不具有催化作用，但H+可以加快歧化反應速率。

③對比D和A，D中加入KI的濃度小于A，D中多加了I2，反應i消耗H+和I-，反應ii中消耗I2，D中“溶液由棕褐色很快褪色，變成黃色，出現渾濁較A快”，反應速率DA，由此可見，反應ii比反應i速率快，反應ii產生H+使c（H+）增大，從而反應i加快。