研究人员利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储,过程如下:

(1)反应Ⅰ:2H2SO4 (l)═2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)△H1=+551kJ•mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)═SO2(g)△H3=-297kJ•mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)△H=-254kJ/mol3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)△H=-254kJ/mol。
(2)对于反应Ⅱ,在投料比【n(SO2):n(H2O)】为3:2时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图1所示。

①下列说法不正确的是CDCD。
A.p2>pl
B.反应Ⅱ的△s<0
C.使用合适催化剂可以提高H2SO4在平衡体系中物质的量分数
D.其他条件相同时,投料比【n(SO2):n(H2O)】改变为2:1,可提高SO2的平衡转化率
②对于反应Ⅱ,在某一投料比时,分别为140℃和180℃下,在图2中画出H2SO4在平衡体系中物质的量分数随压强的变化关系示意图。
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下:
i.SO2+4I-+4H+═S↓+2I2+2H2O
ⅱ.I2+2H2O+SO2═SO42-+4H++2I-
为探究i、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18mL SO2饱和溶液加入到2mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
序号 | A | B | C | D |
试剂组成 | 0.4mol•L-1 KI | 0.4mol•L-1 KI 0.2mol•L-1 H2SO4 |
0.2mol•L-1 H2SO4 | 0.2mol•L-1 KI 0.0002 mol I2 |
实验现象 | 溶液变黄,一段时间后出现浑浊 | 溶液变黄,出现浑浊较A快 | 无明显现象 | 溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快 |
I-为SO2歧化反应的催化剂,氢离子单独存在时不具有催化作用,但氢离子可加快歧化反应速率
I-为SO2歧化反应的催化剂,氢离子单独存在时不具有催化作用,但氢离子可加快歧化反应速率
。②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ⅱ比反应i快,D中由反应ii产生的氢离子使反应i加快
反应ⅱ比反应i快,D中由反应ii产生的氢离子使反应i加快
。【答案】3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)△H=-254kJ/mol;CD;I-为SO2歧化反应的催化剂,氢离子单独存在时不具有催化作用,但氢离子可加快歧化反应速率;反应ⅱ比反应i快,D中由反应ii产生的氢离子使反应i加快
【解答】
【点评】
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②以下有关说法正确的是
a.恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
b.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
c.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
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