Question

硫的化合物在生產和科研中發揮著重要作用。
（1）SO₂Cl₂常用于制造醫藥品、染料、表面活性劑等。已知：SO₂Cl₂(g)SO₂(g)＋Cl₂(g) △H＝＋97.3 kJ·mol^－1。某溫度時向體積為1 L的恒容密閉容器中充入0. 20mol SO₂Cl₂，達到平衡時，容器中含0.18mol SO₂，則此過程反應吸收的熱量為_____ kJ，該溫度時反應的平衡常數為_____。將上述所得混合氣體溶于足量BaCl₂溶液中，最終生成沉淀的質量為_______。
（2）工業上制備硫酸的過程中存在反應：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g) △H＝－198kJ·mol^－1，400℃，1.01×10⁵Pa，向容積為2L的恒容密閉容器中充入一定量 SO₂和O₂，n(SO₃)和n(O₂)隨時間的變化曲線如圖所示。

①0～20min反應的平均速率υ(O₂)＝___________。
②下列敘述正確的是              。
a．A點υ正(SO₂)＞υ逆(SO₂)
b．B點處于平衡狀態
c．C點和D點n(SO₂)相同
d．其它條件不變，500℃時反應達平衡，n(SO₃)比圖中D點的值大
（3）工業上用Na₂SO₃溶液吸收煙氣中的SO₂。將煙氣通入1.0 mol·L^－1的Na₂SO₃溶液，當溶液pH約為6時，Na₂SO₃溶液吸收SO₂的能力顯著下降，應更換吸收劑。此時溶液中c (SO₃^2－)的濃度是0.2 mol·L^－1，則溶液中c(HSO₃^－)是__mol·L^－1。

Answer 1

（1）17.5    1.62      46.6g
（2）0.02mol/(L·min)   ac
（3）1.6mol/L

（1）達到平衡時，容器中含0.18mol SO₂，則根據熱化學方程式可知，此過程反應吸收的熱量為97.3 kJ·mol^－1×0.18mol＝17.5kJ。根據方程式可知
SO₂Cl₂(g)SO₂(g)＋Cl₂(g)
起始濃度（mol/L）    0.20          0         0
轉化濃度（mol/L）   0.18         0.18        0.18
平衡濃度（mol/L）   0.02         0.18        0.18
所以該溫度下反應的平衡常數K＝＝1.62。
所得混合氣體溶于足量BaCl₂溶液中，發生反應SO₂＋Cl₂＋2H₂O＝H₂SO₄＋2HCl，所以促使平衡持續向正反應方向進行，因此最終生成沉淀的物質的量是0.20mol，則硫酸鋇的質量為0.20mol×232g/mol＝46.6g。
（2）①根據圖像可知20min時三氧化硫的物質的量是1.6mol，則消耗氧氣的物質的量是0.8mol，濃度是0.4mol/L，所以0～20min反應的平均速率υ(O₂)＝0.4mol/L÷20min＝0.02mol(L·min)；
②a．根據圖像可知A點反應沒有達到平衡狀態，平衡向正反應方向進行，則υ正(SO₂)＞υ逆(SO₂)，a正確；b．B點物質的濃度仍然是變化的，反應沒有處于平衡狀態，b不正確；c．C點和D點均是相同條件下的平衡狀態，因此n(SO₂)相同，c正確；d．正方應是放熱反應，其它條件不變，升高溫度平衡向逆反應方向移動，所以500℃時反應達平衡，n(SO₃)比圖中D點的值小，d不正確，答案選ac。
（3）溶液中c (SO₃^2－)的濃度是0.2 mol·L^－1，則消耗c (SO₃^2－)的濃度＝1.0mol/L－0.2mol/L＝0.8mol/L，因此根據方程式SO₃^2－＋SO₂＋H₂O＝2HSO₃^－可知溶液c(HSO₃^－)＝0.8mol/L×2＝1.6mol/L