Question

5．將一定量的SO₂和含0.7mol氧氣的空氣（忽略CO₂）放入一定體積的密閉容器中，550℃時(shí)，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：2SO₂+O₂$?_{△}^{催化劑}$2SO₃△H＜0．反應(yīng)達(dá)到平衡后，將容器中的混合氣體通過過量NaOH溶液，氣體體積減少了21.28L；再將剩余氣體通過焦性沒食子酸的堿性溶液吸收O₂，氣體的體積又減少了5.6L（以上氣體體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）．請(qǐng)回答下列問題：
（1）判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是bc．（填字母）
a．SO₂和SO₃濃度相等             b．SO₂百分含量保持不變
c．容器中氣體的壓強(qiáng)不變        d．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等
e．容器中混合氣體的密度保持不變
（2）欲提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是b．（填字母）
a．向裝置中再充入N₂               b．向裝置中再充入O₂
c．改用效率更高的催化劑       d．升高溫度
（3）求該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率（用百分?jǐn)?shù)表示）為94.7%．
（4）若將平衡混合氣體的5%通入過量的BaCl₂溶液，生成沉淀10.485克？

Answer 1

分析 （1）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達(dá)平衡；
（2）欲提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)改變條件使平衡正向移動(dòng)，但不能只增大二氧化硫的濃度，否則二氧化硫的轉(zhuǎn)化率會(huì)降低；
（3）混合氣體通過過量NaOH溶液時(shí)，減少的氣體是二氧化硫和三氧化硫，剩余氣體為氧氣，利用硫元素守恒計(jì)算二氧化硫起始物質(zhì)的量，根據(jù)剩余氧氣的量計(jì)算參加反應(yīng)的氧氣的量，再根據(jù)方程式計(jì)算參加反應(yīng)二氧化硫物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算二氧化硫轉(zhuǎn)化率；
（4）三氧化硫物質(zhì)的量等于參加反應(yīng)的二氧化硫物質(zhì)的量，三氧化硫反應(yīng)生成硫酸鋇，由S元素守恒計(jì)算硫酸鋇質(zhì)量．

解答 解：（1）a．可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)SO₂和SO₃濃度不一定相等，與二氧化硫的轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故錯(cuò)a誤；
b．可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的百分含量不變，SO₂百分含量保持不變，說明到達(dá)平衡狀態(tài)，故b正確；
c．隨反應(yīng)進(jìn)行氣體的物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，當(dāng)容器中氣體的壓強(qiáng)不變，說明到達(dá)平衡狀態(tài)，故c正確；
d．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率都表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終二者都按1：1進(jìn)行，不能說明到達(dá)平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；
e．混合氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，所以密度始終不變，不能說明到達(dá)平衡狀態(tài)，故e錯(cuò)誤；
故選：bc；
（2）a．向裝置中再充入N₂，反應(yīng)物和生成物的濃度不變，平衡不移動(dòng)，所以不能提高轉(zhuǎn)化率，故a錯(cuò)誤；
b．向裝置中再充入O₂，氧氣濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高了二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故b正確；
c．改變反應(yīng)的催化劑只改變反應(yīng)速率，不改變平衡，所以不能提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故c錯(cuò)誤；
d．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，降低了二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故d錯(cuò)誤；
故選：b；
（3）混合氣體通過過量NaOH溶液時(shí)，減少的氣體是二氧化硫和三氧化硫，所以三氧化硫和未參加反應(yīng)的二氧化硫的體積是21.28L，剩余氧氣的體積是5.6L，
平衡時(shí)二氧化硫、三氧化硫總物質(zhì)的量為$\frac{21.28L}{22.4L/mol}$=0.95mol，根據(jù)S元素守恒可知，二氧化硫起始物質(zhì)的量為0.95mol，
平衡時(shí)氧氣物質(zhì)的量為$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，則參加反應(yīng)的氧氣為0.7mol-0.25mol=0.45mol，由方程式可知參加反應(yīng)的二氧化硫?yàn)?.45mol×2=0.9mol，故二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.9mol}{0.95mol}$×100%=94.7%，
故答案為：94.7%；
（4）若將平衡混合氣體的5%通入過量的BaCl₂溶液，三氧化硫反應(yīng)生成硫酸鋇，由S元素守恒生成硫酸鋇質(zhì)量為0.9mol×5%×233g/mol=10.485g，
故答案為：10.485．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、平衡狀態(tài)的判斷、影響化學(xué)平衡的因素等知識(shí)點(diǎn)，注意判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達(dá)平衡．