Question

【題目】硫酸在生活和生產中應用廣泛。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。

(1)已知在298 K和101 kPa條件下：

FeS2(s)=FeS(s)+S(s) H1

S(s)+ O2(g)=SO2(g) H2

4FeS(s)+7O2(g)=2Fe2O3(s) +4SO2(g) H3

則在該條件下FeS2與O2生成Fe2O3和SO2的熱化學方程式為_______。

(2)催化氧化反應：2SO2(g) +O2(g)2SO3(g) H<0。在體積可變的密閉容器中，維持壓強為101 kPa和初始n(SO2)=2mol，充入一定量的O2，SO2的平衡轉化率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(保留兩位有效數字，某組分的平衡分壓=總壓×某組分的物質的量分數)。

(3)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______：

(4)已知活性氧可以把SO2快速氧化為SO3，根據計算機模擬結果，在炭黑表面上O2轉化為活性氧的反應歷程與能量變化關系如圖所示。下列說法不正確的是_______(填字母代號)。

A.O2轉化為活性氧是氧氧鍵的斷裂與碳氧鍵的生成過程

B.該過程的最大能壘(活化能)E正=0.73 eV

C.每活化一個O2分子最終吸收0. 29 eV能量

D.依題炭黑可以作為SO2轉化為SO3的催化劑

E.其他條件相同時，炭黑顆粒越小，反應速率越快

(5)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，寫出陽極的電極反應式：___________

Answer 1

【答案】4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g) H=2H1+2H2+H3 該反應H<0，1000時，該反應的平衡常數很小，二氧化硫的平衡轉化率很小；1000時，恒壓條件下，充入氧氣，c(SO2)和c(SO3)等倍數減，c(O2)增大，Qc=<K，平衡正向移動，二氧化硫的平衡轉化率增大； BC SO32-+H2O-2e-=SO42-+2H+

【解析】

（1）①FeS2(s)=FeS(s)+S(s) H1；②S(s)+ O2(g)=SO2(g) H2；

③4FeS(s)+7O2(g)=2Fe2O3(s) +4SO2(g) H3；根據蓋斯定律，①×2+②×2+③得熱化學反應方程式為：4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g) H=2H1+2H2+H3；故答案為：4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g) H=2H1+2H2+H3；

（2）①該反應H<0，1000時，根據二氧化硫的轉化曲線，該反應的平衡常數很小，二氧化硫的平衡轉化率很小；1000時，恒壓條件下，充入氧氣，c(SO2)和c(SO3)等倍數減，c(O2)增大，Qc=<K，平衡正向移動，二氧化硫的平衡轉化率增大；故答案為：該反應H<0，1000時，該反應的平衡常數很小，二氧化硫的平衡轉化率很小；1000時，恒壓條件下，充入氧氣，c(SO2)和c(SO3)等倍數減，c(O2)增大，Qc=<K，平衡正向移動，二氧化硫的平衡轉化率增大；

②

SO3的平衡分壓p(SO3)=，故答案為：；

（3）保持溫度不變，向固定體積的密閉容器中充入一定量的SO2、O2，二氧化硫與氧氣比例為2:1時，三氧化硫的平衡體積分數最大，故答案為：；

（4）A. 由圖分析可知，O2轉化為活性氧是氧氧鍵的斷裂與碳氧鍵的生成過程，A正確；

B. 該過程的最大能壘(活化能)E正=0.75eV，B錯誤；

C. 每活化一個O2釋放0. 29 eV能量，C錯誤；

<>D. 炭黑可以提供活化氧，可作為SO2轉化為SO3的催化劑，D正確；

E. 其他條件相同時，炭黑顆粒越小，反應接觸面積越大，反應速率越快，E正確；故答案為：BC；

（5）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，即陽極的電極反應為：SO32-+H2O-2e-=SO42-+2H+；故答案為：SO32-+H2O-2e-=SO42-+2H+。