Question

【題目】I.亞硫酸鈉的氧化反應:2Na2SO3 (aq) +O2(aq)=2Na2SO4(aq) H=x kJ/mol。其反應速率受溶解氧濃度影響,分為富氧區和貧氧區兩個階段。

（1）已知O2(g) O2(aq) H=y kJ/mol，Na2SO3 溶液與O2(g)反應的熱化學方程式為___________________。

（2）291.5 K時,1.0 L溶液中Na2SO3初始量分別為4、6、8、12 mmol,溶解氧濃度初始值為9.60 mg/L,每5 s記錄溶解氧濃度,實驗結果如圖所示。當Na2SO3初始量為12 mmol,經過20 s溶解氧濃度降為6.40 mg/L,則0～20s內Na2SO3的平均反應速率為_______mol/(L·s)。

（3）為確定貧氧區速率方程v=k·ca(SO32-)·cb(O2)中的a、b的值(取整數),分析實驗數據。

c(Na2SO3)×103	3.65	5.65	7.65	11.65
v×106	10.2	24.4	44.7	103.6

①當溶解氧濃度為4.0 mg/L時,c(SO32-)與速率數值關系如表(甲)所示，則a=____。

②當溶解氧濃度小于4.0mg/L時,圖中曲線皆為直線,Na2SO3氧化速率與溶解氧濃度無關,則b=_______。

（4）兩個階段不同溫度的速率常數之比如表(乙)所示。已知,R為常數。Ea(富氧區)_____ (填“＞”或“＜”)Ea(貧氧區)。

反應階段	速率方程
富氧區	v=k·c (SO32-)·c (O2)	1.47
貧氧區	v=k·ca (SO32-)·cb(O2)	2.59

II. （5）在容積固定的密閉容器中,起始充入0.2 mol SO2和0.1 mol O2,反應體系起始總壓強0.1MPa。反應在一定溫度下達到平衡時SO2的轉化率為90%。該反應的壓強平衡常數Kp=________ ( 分壓=總壓×物質的量分數)(寫單位)。

（6）利用原電池原理,也可用SO2和O2來制備硫酸,該電池用多孔材料作電極。請寫出該電池負極反應式_________________________。

Answer 1

【答案】2Na2SO3(aq) +O2(g)=2Na2SO4(aq) H=(x+y)kJ/mol 1×10-5 2 0 ＜ 24300MPa-1

【解析】

(1) 2Na2SO3(aq) +O2 (aq)=2Na2SO4(aq) H=x kJ/mol ①；

O2(g) O2(aq) H=y kJ/mol②；

將方程式①+②得2Na2SO3 (aq) +O2 (g)=2Na2SO4(aq) H=(x+y)kJ/mol；

(2) 0～20s內溶解氧濃度變化量=(9.60-6.40)mg/L=3.20mg/L=3.20×10-3g/L，則△c(O2)= =10-4mol/L，根據方程式得△c(Na2SO3)=2△c(O2)=2×10-4mol/L，0～20s內Na2SO3的平均反應速率v= =1×10-5molL-1s-1；

(3)①當溶解氧濃度為4.0 mg/L時，c(SO32-)與速率數值關系如表(甲)所示，v1：v2=c1a(SO32-)：c2a(SO32-)，，解得a=2；

②當溶解氧濃度小于4.0mgL-1時，圖中曲線皆為直線，說明該方程為一次函數，k為常數，v與c(SO32-)有關，溶解氧濃度對v無影響，所以b=0；

(4) ln隨著Ea的增大而增大，富氧區的ln較小，故Ea(富氧區)＜Ea(貧氧區)；

（5）

設平衡時的總壓強P， ，P=0.07 MPa，Kp= 24300MPa-1；

（6）SO2和O2來制備硫酸，硫元素化合價升高，負極為SO2失電子生成硫酸根離子，反應的離子方程式是。