②比较A、B、C,可得出的结论是在酸性条件下,SO2与I﹣反应速率更快,且SO2与稀硫酸不发生反应。
③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A.结合i,ii反应速率解释原因:反应i、ii知,SO2先和I﹣反应生成I2,I2再和SO2进一步反应,D中KI溶液溶解了I2,导致D中的ii的反应较A快。
【考点】CJ:产物百分含量与压强的关系曲线
【分析】(1)根据图知,反应II为3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s),
将方程式﹣I﹣III即得3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s),△H 进行相应的改变;
(2)相同温度下,增大压强,平衡正向移动;
(3)化学反应中的催化剂在第一个反应中作反应物、第二个反应中作生成物,总方程式为得3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s),催化过程中i。SO2+4I﹣+4H+=S↓+2I2+2H2O,说明I﹣、H+在i作作反应物,在ii中作生成物,同时ii中还生成H2SO4,根据元素守恒知,反应物还有SO2;
(4)①B是A的对比实验,所用c(KI)应该相等;
②比较A、B、C,A中只含KI、B中含有KI和硫酸、C中只含硫酸,反应快慢顺序是B>A>C,且C中没有明显现象,说明不反应;
③反应i、ii知,SO2先和I﹣反应生成I2,I2再和SO2进一步反应,D中KI溶液溶解了I2,导致D中的ii的反应较A快。
【解答】解:(1)根据图知,反应II为3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s),
将方程式﹣I﹣III即得3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s),△H=﹣(+551kJ•mol﹣1)﹣(﹣297kJ•mol﹣1)=
﹣254kJ/mol,
故答案为:3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s),△H=﹣254kJ/mol;
(2)相同温度下,增大压强,平衡正向移动,导致硫酸在平衡体系中物质的量分数增大,根据图知,相同温度下,达到平衡状态时硫酸含量:P1<P2,说明压强P2>P1,
故答案为:>;当温度相同时,增大压强,平衡正向移动,导致硫酸在平衡体系中物质的量分数增大;
(3)化学反应中的催化剂在第一个反应中作反应物、第二个反应中作生成物,总方程式为得3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s),催化过程中i。SO2+4I﹣+4H+=S↓+2I2+2H2O,说明I﹣、H+在i作作反应物,在ii中作生成物,同时ii中还生成H2SO4,根据元素守恒知,反应物还有SO2,所以ii中方程式应该为:
I2+2H2O+SO2═4H++SO42﹣+2I﹣,
答案为:SO2;4H+;SO42﹣;
(4)①B是A的对比实验,所用c(KI)应该相等,否则无法得出正确结论,所以a=0.4,
故答案为:0.4;
②比较A、B、C,A中只含KI、B中含有KI和硫酸、C中只含硫酸,反应快慢顺序是B>A>C,且C中没有明显现象,说明不反应,B中含有酸导致其反应速率加快,所以得出的结论是:在酸性条件下,SO2与I﹣反应速率更快,且SO2与稀硫酸不发生反应,
故答案为:在酸性条件下,SO2与I﹣反应速率更快,且SO2与稀硫酸不发生反应;
③反应i、ii知,SO2先和I﹣反应生成I2,I2再和SO2进一步反应,D中KI溶液溶解了I2,导致D中的ii的反应较A快,所以看到的现象是:D中出现浑浊较A快,
故答案为:反应i、ii知,SO2先和I﹣反应生成I2,I2再和SO2进一步反应,D中KI溶液溶解了I2,导致D中的ii的反应较A快。
【点评】本题考查较综合,涉及盖斯定律、外界条件对化学平衡移动影响、实验探究等,明确化学反应原理、实验原理及物质性质是解本题关键,注意:作对比实验时应该只有一个条件不同,其它条件完全相同,题目难度中等。
11.(16分)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。
(1)制备K2FeO4(夹持装置略)
①A为氯气发生装置。A中反应方程式是2MnO4﹣+10Cl﹣+16H+═5Cl2↑+2Mn2++8H2O(锰被还原为Mn2+)。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有Cl2+2KOH═KCl+KClO+H2O。
(2)探究K2FeO4的性质
①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2,为证明是否K2FeO4氧化了Cl﹣而产生Cl2,设计以下方案:
方案Ⅰ取少量a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色
方案Ⅱ用KOH溶液充分洗涤C中所得固体,再用KOH溶液将K2FeO4溶出,得到紫色溶液b,取少量b,滴加盐酸,有Cl2产生。
i.由方案1中溶液变红可知a中含有Fe3+离子,但该离子的产生不能判断一定K2FeO4将Cl﹣氧化,还可能由4FeO42﹣+20H+═4Fe3++3O2↑+10H2O产生(用方程式表示)。
ii.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl﹣.用KOH溶液洗涤的目的是使K2FeO4稳定溶出,并把K2FeO4表面吸附的ClO﹣除尽,防止ClO﹣与Cl﹣在酸性条件下反应产生Cl2,避免ClO﹣干扰实验。
②根据K2FeO4的制备实验得出:氧化性Cl2>FeO42﹣(填“>”或“<”),而方案Ⅱ实验表明,Cl2和FeO42﹣的氧化性强弱关系相反,原因是溶液酸碱性会影响粒子氧化性的强弱。