Question

【題目】硫酸是重要的化工原料，生產(chǎn)過程中SO2催化氧化生成SO3的化學(xué)反應(yīng)為：

2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。

（1）實(shí)驗(yàn)測(cè)得SO2反應(yīng)生成SO3的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)有關(guān)，請(qǐng)根據(jù)下表信息，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，選擇最合適的生產(chǎn)條件是________。

SO2 壓強(qiáng) 轉(zhuǎn)化率 溫度	1個(gè)大氣壓	5個(gè)大氣壓	10個(gè)大氣壓	15個(gè)大氣壓
400℃	0.9961	0.9972	0.9984	0.9988
500℃	0.9675	0.9767	0.9852	0.9894
600℃	0.8520	0.8897	0.9276	0.9468

（2）反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)達(dá)到平衡后，改變下列條件，能使SO2(g)平衡濃度比原來減小的是________（填字母）。

A．保持溫度和容器體積不變，充入1molO2(g)

B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO3(g)

C．降低溫度

D．在其他條件不變時(shí)，減小容器的容積

（3）某溫度下，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與體系總壓強(qiáng)（P）的關(guān)系如圖所示。2.0 molSO2和1.0mol O2置于10L密閉容器中，反應(yīng)達(dá)平衡后，體系總壓強(qiáng)為0.10 MPa。平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，平衡常數(shù)K(A)_____K(B)（填“>”、“<”或“=”）, B點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)是______。

（4）在一個(gè)固定容積為5L的密閉容器中充入0.20mol SO2和0.10molO2, t1時(shí)刻達(dá)到平衡，測(cè)得容器中含SO30.18mol。

① tl 時(shí)刻達(dá)到平衡后，改變一個(gè)條件使化學(xué)反應(yīng)速率發(fā)生如圖所示的變化，則改變的條件是________。

A．體積不變，向容器中通入少量O2

B．體積不變，向容器中通入少量SO2

C．縮小容器體積

D．升高溫度

E．體積不變，向容器中通入少量氮?dú)?/span>

② 若繼續(xù)通入0.20mol SO2和0.10molO2，則平衡________移動(dòng)（填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”) ，再次達(dá)到平衡后，______mol3)<______mol。

Answer 1

【答案】 1個(gè)大氣壓和400℃ A、C = 800 C 正向 0.36 0.4

【解析】(1）因?yàn)?/span>SO2與O2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以選擇的溫度為400℃，而1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大，再增大壓強(qiáng)，SO2的轉(zhuǎn)化率提高不大，但會(huì)增加生產(chǎn)成本，所以選擇1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；

(2）A．保持溫度和容器體積不變，O2的濃度增大，平衡正向移動(dòng)，SO2的濃度減小，所以A正確；B．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入2mol SO3 (g）相當(dāng)于充入2.0molSO2和5.0molO2，新的平衡與原平衡等效，SO2的濃度不變，所以B錯(cuò)誤；C．降低溫度，平衡向放熱的方向移動(dòng)，而正反應(yīng)為放熱，所以平衡正向移動(dòng)，SO2的濃度減小，所以C正確；D．在其他條件不變時(shí)，減小容器的容積，SO2的濃度瞬間增大，之后平衡向氣體體積減少的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)，SO2的濃度減小，再次到達(dá)平衡時(shí)SO2的濃度仍比原來大，所以D錯(cuò)誤；故答案為AC。

(3）平衡常數(shù)只受溫度的影響，溫度不變，則壓強(qiáng)改變，平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，則K(A）=K(B），
由圖象知，體系總壓強(qiáng)為0.10MPa時(shí)SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為0.8，則二氧化硫轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量=2.0mol×0.8=1.6mol，
2SO2(g）+O2(g）2SO3(g）
起始：2.0mol1.0mol0
轉(zhuǎn)化：1.6mol0.8mol 1.6mol
平衡：0.4mol0.2mol 1.6mol
則平衡時(shí)：c(SO2）=0.04mol/L，c(O2）=0.02mol/L，c(SO3）=0.16mol/L，
K(A）=K(B）==800；
(4）①t1時(shí)刻達(dá)到平衡后，改變一個(gè)條件使化學(xué)反應(yīng)速度發(fā)生如圖所示的變化分析可知，改變條件正逆反應(yīng)速率都增大，且正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率；A．體積不變，向容器中通入少量O2 ，此時(shí)刻正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率不變，隨反應(yīng)進(jìn)行正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大，最后達(dá)到新的平衡狀態(tài)，圖象中逆反應(yīng)速率變化不符合，故A錯(cuò)誤；B．體積不變，向容器中通入少量SO2，此時(shí)刻正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率不變，隨反應(yīng)進(jìn)行正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大，最后達(dá)到新的平衡狀態(tài)，圖象中逆反應(yīng)速率變化不符合，故B錯(cuò)誤；C．縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，正逆反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，所以平衡正向進(jìn)行，圖象變化符合要求，故C正確；D．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向進(jìn)行，正逆反應(yīng)速率都增大，逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，故D錯(cuò)誤；E．體積不變，向容器中通入少量氮?dú)猓�總壓增大，各氣體分壓不變，平衡不變，故E錯(cuò)誤；故選C；
②當(dāng)生成0.18molSO3時(shí)，參加反應(yīng)的氧氣的物質(zhì)的量為x，
2SO2(g）+O2(g）2SO3(g）
1 2
x 0.18mol
x==0.09mol，
繼續(xù)通入0.20mol SO2和0.10mol O2，容器內(nèi)壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
用極限法求出n(SO3）的范圍，
假設(shè)平衡不移動(dòng)，此時(shí)n(SO3）=0.18×2=0.36mol，
假設(shè)0.40molSO2完全生成SO3，根據(jù)反應(yīng)方程式2SO2(g）+O2(g）2SO3(g）可知，n(SO3）=0.4mol，
所以再次達(dá)到平衡時(shí)，0.36mol＜n(SO3）＜0.40mol。