Question

工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸，其中重要的一步是催化氧化（生產(chǎn)中保持恒溫恒容條件）：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
（1）生產(chǎn)中為提高反應(yīng)速率和SO₂的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是

 

A．向裝置中充入N₂ B．向裝置中充入過(guò)量的SO₂C．向裝置中充入O₂ D．升高溫度
（2）若在一定溫度下，向一個(gè)容積可變的恒壓容器中，通入3mol SO₂ 和2mol O₂及固體催化劑，發(fā)生上述反應(yīng)，平衡時(shí)容器內(nèi)氣體體積為起始時(shí)的90%．保持同一反應(yīng)溫度，在相同容器中，將起始物質(zhì)的量改為 5mol SO₂（g）、3.5mol O₂（g）、1mol SO₃ （g），下列說(shuō)法正確的是

 

A．第一次平衡時(shí)反應(yīng)放出的熱量為294.9kJ
B．兩次平衡SO₂的轉(zhuǎn)化率相等
C．兩次平衡時(shí)的O₂體積分?jǐn)?shù)相等
D．第二次平衡時(shí)SO₃的體積分?jǐn)?shù)等于

2

9

（3）生產(chǎn)中在550℃時(shí)，將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于5L密閉容器中，SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與體系總壓強(qiáng)（p）的關(guān)系如圖1所示．反應(yīng)達(dá)平衡后，體系總壓強(qiáng)為0.10M Pa．試計(jì)算反應(yīng)2SO₃?2SO₂+O₂ 在550℃時(shí)的平衡常數(shù)K=

 

．A、B表示不同壓強(qiáng)下的平衡轉(zhuǎn)化率，通常工業(yè)生產(chǎn)中采用常壓的原因是：

 

，并比較不同壓強(qiáng)下的平衡常數(shù)：K（0.10MPa）

 

 K（1.0MPa）（填“＜”或“＞”或“=”）．
（4）沉淀物并非絕對(duì)不溶，且在水及各種不同的溶液中溶解度有所不同，同離子效應(yīng)、絡(luò)合物的形成等都會(huì)使沉淀物的溶解度有所改變．已知AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，如圖2是某溫度下AgCl在NaCl溶液中的溶解情況．由以上信息可知：
①由圖知該溫度下AgCl的溶度積常數(shù)為

 

．
②AgCl在NaCl溶液中的溶解出現(xiàn)如圖所示情況（先變小后變大）的原因是：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的調(diào)控作用,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，欲提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，則改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（2）A、根據(jù)體積之比等于物質(zhì)的量之比計(jì)算平衡時(shí)混合氣體總的物質(zhì)的量，再利用差量法計(jì)算參加反應(yīng)的二氧化硫的物質(zhì)的量，結(jié)合熱化學(xué)方程式計(jì)算放出的熱量；
B、恒溫恒壓，兩次達(dá)到平衡狀態(tài)相同分析計(jì)算判斷；
C、恒溫恒壓，兩次達(dá)到平衡狀態(tài)相同分析判斷
D、根據(jù)A計(jì)算可知，原平衡時(shí)SO₃的體積分?jǐn)?shù)為

1mol

4.5mol

=

2

9

；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡計(jì)算的三段式進(jìn)行計(jì)算，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，依據(jù)平衡常數(shù)概念計(jì)算；
壓強(qiáng)的增加引起SO₂轉(zhuǎn)化率的變化并不明顯，所以工業(yè)上直接采用常壓，平衡常數(shù)隨溫度變化；
（4）①由AgCl的溶度積Ksp（AgCl）=c（Ag⁺）?c（Cl^-）計(jì)算；
②開(kāi)始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺濃度變小了，但Cl^-濃度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-絡(luò)合物，所以Ag⁺濃度又變大了．

解答： 解：（1）A、向裝置中充入N₂，化學(xué)平衡不會(huì)移動(dòng)，不會(huì)提高二氧化硫轉(zhuǎn)化率，故A錯(cuò)誤；
B、向裝置中充入過(guò)量的SO₂，二氧化硫轉(zhuǎn)化率降低，故B錯(cuò)誤；
C、向裝置中充入過(guò)量的O₂，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，會(huì)提高二氧化硫轉(zhuǎn)化率，故C正確；
D、升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率減小，故D錯(cuò)誤．
故選：C；
（2）A、由題意氣體體積為起使時(shí)的90%，則反應(yīng)后總的物質(zhì)的量為起始時(shí)的90%，平衡時(shí)總物質(zhì)的量為（3mol+2mol）×90%=4.5mol，則平衡時(shí)各組成物質(zhì)的量變化為：
  2SO₂+O₂?2SO₃物質(zhì)的量減少△n
  2    1    2              1
1mol  0.5mol 1mol  （3mol+2mol）-4.5mol=0.5mol
此時(shí)放出的熱量為196.6KJ×

0.5mol

1mol

=98.3KJ，故A錯(cuò)誤；
B、2SO₂+O₂?2SO₃
起始量（mol）  3     2     0
變化量（mol）  x    0.5x   x
平衡量（mol）3-x   2-0.5x  x
反應(yīng)后總的物質(zhì)的量為起始時(shí)的90%，3-x+2-0.5x+x=4.5，x=1mol，二氧化硫轉(zhuǎn)化率=

1mol

3mol

×100%=

1

3

；
保持同一反應(yīng)溫度，在相同容器中，將起始物質(zhì)的量改為 5mol SO₂（g）、3.5mol O₂（g）、1mol SO₃（g），轉(zhuǎn)化為起始量為6molSO₂（g）、4molO₂，恒壓條件下兩次平衡時(shí)等效平衡，平衡后二氧化硫應(yīng)為4mol，轉(zhuǎn)化率=

1mol

5mol

×100%=20%，故B錯(cuò)誤；
C、依據(jù)B分析可知等效平衡狀態(tài)，氧氣體積分?jǐn)?shù)相同，故C正確；
D、原平衡時(shí)SO₃的體積分?jǐn)?shù)為

1mol

4.5mol

=

2

9

，故D正確；
故答案為：CD； 
（3）體系總壓強(qiáng)為0.10M Pa，此時(shí)二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為80%
               2SO₂+O₂

催化劑

△

2SO₃
起始量（mol）  2      1          0
變化量 （mol）2×0.8  0.8    2×0.8
平衡量 （mol） 0.4   0.2        1.6
平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度為：c（SO₂）=0.08mol/L，c（O₂）=0.04mol/L，c（SO₃）=0.32mol/L 代入平衡常數(shù)的計(jì)算式得到
平衡常數(shù)K=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

=

0.322

0.082×0.04

=400，
則反應(yīng)2SO₃?2SO₂+O₂ 在550℃時(shí)的平衡常數(shù)K=

1

400

=2.5×10^-3；
從圖象中可以看出，常壓SO₂就可以達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率，壓強(qiáng)的增加引起SO₂轉(zhuǎn)化率的變化并不明顯，加壓必須增大投資以解決增加設(shè)備和提供能量問(wèn)題，所以工業(yè)上直接采用常壓，平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強(qiáng)變化，平衡常數(shù)不變；
故答案為：2.5×10^-3；常壓下400～500°C，SO₂轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高了，加壓必須增大投資以解決增加設(shè)備和提供能量問(wèn)題；=；
（4）①當(dāng)c（Ag⁺）=10^-5mol/L時(shí)，c（Cl^-）=10^-7mol/L，所以AgCl的溶度積常數(shù)Ksp=c（Ag⁺）?c（Cl^-）=10^-5mol/L×10^-7mol/L=10^-12（mol/L）²，
故答案為：10^-12；
②開(kāi)始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺濃度變小了，但Cl^-濃度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-絡(luò)合物：AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，所以Ag⁺濃度又變大了，
故答案為：開(kāi)始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag+濃度變小了，但Cl^-濃度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-絡(luò)合物，所以Ag+濃度又變大了．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了平衡影響因素，平衡計(jì)算分析，注意平衡建立和反應(yīng)條件選擇的方法和依據(jù)及平衡常數(shù)計(jì)算應(yīng)用，沉淀溶解平衡以圖象分析為基礎(chǔ)，題目難度較大．