近年來(lái),研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)。過(guò)程如圖:
(1)反應(yīng)Ⅰ:2H2SO4(l)═2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅲ:S(s)+O2(g)═SO2(g)ΔH3=-297kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式:
3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)△H=-254kJ/mol
3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)△H=-254kJ/mol
。
(2)對(duì)反應(yīng)Ⅱ,在某一投料比時(shí),兩種壓強(qiáng)下,H2SO4在平衡體系中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。
p2>
>
p1(填“>”或“<”),得出該結(jié)論的理由是:反應(yīng)Ⅱ是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng),溫度一定時(shí),增大壓強(qiáng)使反應(yīng)正向移動(dòng),H2SO4的物質(zhì)的量增大,體系總物質(zhì)的量減小,H2SO4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大
反應(yīng)Ⅱ是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng),溫度一定時(shí),增大壓強(qiáng)使反應(yīng)正向移動(dòng),H2SO4的物質(zhì)的量增大,體系總物質(zhì)的量減小,H2SO4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大
。
(3)I-可以作為水溶液中SO2歧化反應(yīng)的催化劑,可能的催化過(guò)程如下。將ii補(bǔ)充完整。
i.SO2+4I-+4H+═S↓+2I2+2H2O
ii.I2+2H2O+SO2
SO2
=4H+
4H+
++2I-
(4)探究i、ii反應(yīng)速率與SO2歧化反應(yīng)速率的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)如下:分別將18mLSO2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(hào) |
A |
B |
C |
D |
試劑組成 |
0.4mol/LKI |
amol/LKI0.2mol/LH2SO4 |
0.2mol/LH2SO4 |
0.2mol/LKI0.0002molI2 |
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 |
溶液變黃,一段時(shí)間后出現(xiàn)渾濁 |
溶液變黃,出現(xiàn)渾濁較A快 |
無(wú)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 |
①B是A的對(duì)比實(shí)驗(yàn),則a=
0.4
0.4
。
②比較A、B、C,可得出的結(jié)論是
在酸性條件下,SO2與I-反應(yīng)速率更快,且SO2與稀硫酸不發(fā)生反應(yīng)
在酸性條件下,SO2與I-反應(yīng)速率更快,且SO2與稀硫酸不發(fā)生反應(yīng)
。
③實(shí)驗(yàn)表明,SO
2的歧化反應(yīng)速率D>A,結(jié)合i、ii反應(yīng)速率解釋原因:
反應(yīng)ⅱ比反應(yīng)i快,D中由反應(yīng)ii產(chǎn)生的氫離子使反應(yīng)i加快
反應(yīng)ⅱ比反應(yīng)i快,D中由反應(yīng)ii產(chǎn)生的氫離子使反應(yīng)i加快
。
【答案】3SO
2(g)+2H
2O(g)=2H
2SO
4(l)+S(s)△H=-254kJ/mol;>;反應(yīng)Ⅱ是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng),溫度一定時(shí),增大壓強(qiáng)使反應(yīng)正向移動(dòng),H
2SO
4的物質(zhì)的量增大,體系總物質(zhì)的量減小,H
2SO
4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大;SO
2;4H
+;
;0.4;在酸性條件下,SO
2與I
-反應(yīng)速率更快,且SO
2與稀硫酸不發(fā)生反應(yīng);反應(yīng)ⅱ比反應(yīng)i快,D中由反應(yīng)ii產(chǎn)生的氫離子使反應(yīng)i加快