Question

（2013?豐臺(tái)區(qū)二模）利用電化學(xué)法生產(chǎn)硫酸，可使絕大多數(shù)硫磺直接轉(zhuǎn)化為SO₃，在生產(chǎn)硫酸的同時(shí)還能化學(xué)發(fā)電，請(qǐng)回答下列問題：
（1）已知下列反應(yīng)的能量變化示意圖

①1molS（g）與O₂（g）完全反應(yīng)生成SO₂（g），反應(yīng)的△H

＜

-297.0kJ/mol（填“＞”或“＜”）
②寫出S（s）與O₂（g）反應(yīng)生成SO₃（g）的熱化學(xué)方程式

S（s）+

3

2

O₂（g）=SO₃（g）△H=-395.3kJ/mol

．
（2）下圖為電化學(xué)法生產(chǎn)硫酸的工藝示意圖，電池以固體金屬氧化物作電解質(zhì)，該電解質(zhì)能傳導(dǎo)O^2-離子．

①正極反應(yīng)式為

O₂+4e^-=2O^2-

．
②S（g）在負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為

S-4e^-+2O^2-=SO₂

、

S-6e^-+3O^2-=SO₃

．
③用化學(xué)方程式解釋裝置中稀硫酸轉(zhuǎn)變?yōu)闈饬蛩岬脑��?!--BA-->

SO₃+H₂O=H₂SO₄

．
④每生產(chǎn)1L濃度為98%，密度為1.84g/mL的濃硫酸，理論上可向用電器提供

110.4

mol電子，將消耗

27.6

mol氧氣．
⑤已知S（g）在負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，請(qǐng)分析為提高硫磺蒸氣的轉(zhuǎn)化率，該工藝采取的措施有

硫磺（二氧化硫）循環(huán)使用

．

用稀硫酸吸收三氧化硫

．

Answer 1

分析：①由圖可知，1molS（s）與O₂（g）完全反應(yīng)生成SO₂（g），△H=-297.0kJ/mol，S（g）=S（s）為放熱過程，則1molS（g）與O₂（g）完全反應(yīng)生成SO₂（g），放出的熱量更多；
（2）S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297.0kJ/mol，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）=SO₃（g）△H=-98.3kJ/mol，結(jié)合蓋斯定律分析；
（3）電池反應(yīng)中氧元素的化合價(jià)降低，S元素的化合價(jià)升高，1L濃度為98%，密度為1.84g/mL的濃硫酸，n（H₂SO₄）=

1000×1.84×98%

98

=18.4mol，結(jié)合S～6e^-～1.5O₂～H₂SO₄來計(jì)算，并結(jié)合平衡移動(dòng)分析提高轉(zhuǎn)化率．

解答：解：①由圖可知，1molS（s）與O₂（g）完全反應(yīng)生成SO₂（g），△H=-297.0kJ/mol，S（g）=S（s）為放熱過程，則1molS（g）與O₂（g）完全反應(yīng)生成SO₂（g），放出的熱量更多，所以反應(yīng)的△H＜-297.0kJ/mol，故答案為：＜；
（2）S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297.0kJ/mol，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）=SO₃（g）△H=-98.3kJ/mol，
由蓋斯定律可知，兩個(gè)反應(yīng)相加可得S（s）+

3

2

O₂（g）=SO₃（g）△H=-297.0kJ/mol+（-98.3kJ/mol）=-395.3kJ/mol，
故答案為：S（s）+

3

2

O₂（g）=SO₃（g）△H=-395.3kJ/mol；
（3）電池反應(yīng)中氧元素的化合價(jià)降低，S元素的化合價(jià)升高，則S為負(fù)極，通氧氣一端為正極，
①正極反應(yīng)式為O₂+4e^-=2O^2-，故答案為：O₂+4e^-=2O^2-；
②負(fù)極反應(yīng)為S-4e^-+2O^2-=SO₂、S-6e^-+3O^2-=SO₃，故答案為：S-4e^-+2O^2-=SO₂；S-6e^-+3O^2-=SO₃；
③1L濃度為98%，密度為1.84g/mL的濃硫酸，n（H₂SO₄）=

1000×1.84×98%

98

=18.4mol，
由S～6e^-～1.5O₂～H₂SO₄可知，提供電子為18.4mol×6=110.4mol，消耗氧氣為18.4mol×1.5=27.6mol，故答案為：110.4；27.6；并
④若提高轉(zhuǎn)化率，則平衡正向移動(dòng)，所以可采取硫磺（二氧化硫）循環(huán)使用或用稀硫酸吸收三氧化硫，故答案為：硫磺（二氧化硫）循環(huán)使用；用稀硫酸吸收三氧化硫．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及熱化學(xué)反應(yīng)方程式、原電池、化學(xué)平衡等考試熱點(diǎn)，注重高考�？伎键c(diǎn)的考查，題目難度中等，（3）為解答的易錯(cuò)點(diǎn)．