近年來,研究人員提出利用含硫物質熱化學循環(huán)實現太陽能的轉化與存儲。過程如圖:
(1)反應Ⅰ:2H
2SO
4(l)═2SO
2(g)+2H
2O(g)+O
2(g)ΔH
1=+551kJ?mol
-1反應Ⅲ:S(s)+O
2(g)═SO
2(g)ΔH
3=-297kJ?mol
-1反應Ⅱ的熱化學方程式:
3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)△H=-254kJ/mol
3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)△H=-254kJ/mol
。
(2)對反應Ⅱ,在某一投料比時,兩種壓強下,H
2SO
4在平衡體系中物質的量分數隨溫度的變化關系如圖所示。
p
2>
>
p
1(填“>”或“<”),得出該結論的理由是:
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
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
。
(3)I
-可以作為水溶液中SO
2歧化反應的催化劑,可能的催化過程如下。將ii補充完整。
i.SO
2+4I
-+4H
+═S↓+2I
2+2H
2O
ii.I
2+2H
2O+
SO2
SO2
=
4H+
4H+
+
+2I
-(4)探究i、ii反應速率與SO
2歧化反應速率的關系,實驗如下:分別將18mLSO
2飽和溶液加入到2mL下列試劑中,密閉放置觀察現象。(已知:I
2易溶解在KI溶液中)
序號 |
A |
B |
C |
D |
試劑組成 |
0.4mol/LKI |
amol/LKI0.2mol/LH2SO4 |
0.2mol/LH2SO4 |
0.2mol/LKI0.0002molI2 |
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=
0.4
0.4
。
②比較A、B、C,可得出的結論是
在酸性條件下,SO2與I-反應速率更快,且SO2與稀硫酸不發(fā)生反應
在酸性條件下,SO2與I-反應速率更快,且SO2與稀硫酸不發(fā)生反應
。
③實驗表明,SO
2的歧化反應速率D>A,結合i、ii反應速率解釋原因:
反應ⅱ比反應i快,D中由反應ii產生的氫離子使反應i加快
反應ⅱ比反應i快,D中由反應ii產生的氫離子使反應i加快
。
【答案】3SO
2(g)+2H
2O(g)=2H
2SO
4(l)+S(s)△H=-254kJ/mol;>;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,H
2SO
4的物質的量增大,體系總物質的量減小,H
2SO
4的物質的量分數增大;SO
2;4H
+;
;0.4;在酸性條件下,SO
2與I
-反應速率更快,且SO
2與稀硫酸不發(fā)生反應;反應ⅱ比反應i快,D中由反應ii產生的氫離子使反應i加快