Question

【題目】一定條件下2L的密閉容器中，有反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)+Q。

(1)若起始時(shí)SO2為2mol，反應(yīng)2min后SO2剩余1.6mol，則在0~2min內(nèi)SO2的平均反應(yīng)速率為_____mol/(L·min)；若繼續(xù)反應(yīng)使SO2剩余1.2mol，則需要再反應(yīng)的時(shí)間_____2min(不考慮溫度變化)；(選填“>”、“<”或“=”)

(2)反應(yīng)達(dá)到平衡后，在其他條件不變的情況下，升高溫度，下列說(shuō)法正確的是_____；(選填字母)

A．正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

B．正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

C．正、逆反應(yīng)速率都增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

D．正、逆反應(yīng)速率都增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

(3)若反應(yīng)速率(v)與時(shí)間(t)的關(guān)系如圖所示，則導(dǎo)致t1時(shí)刻速率發(fā)生變化的原因可能是_____；(選填字母)

A．增大A的濃度 B．縮小容器體積

C．加入催化劑 D．降低溫度

(4)在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，為了有利于SO2的轉(zhuǎn)化，且能充分利用熱能，采用了中間有熱交換器的接觸室(見(jiàn)圖)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是_____。(選填字母)

A．a(chǎn)、b兩處的混合氣體成分相同，b處氣體溫度高

B．c、d兩處的混合氣體成分不同

C．熱交換器的作用是預(yù)熱待反應(yīng)的氣體，冷卻反應(yīng)后的氣體

D．反應(yīng)氣體進(jìn)行兩次催化氧化的目的是提高SO2的轉(zhuǎn)化率

(5)硫酸工業(yè)制法中硫鐵礦是制取SO2的主要原料。硫鐵礦氧化焙燒的化學(xué)反應(yīng)如下：3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2 4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2，若48molFeS2完全反應(yīng)耗用氧氣131 mol，則反應(yīng)產(chǎn)物中Fe3O4與Fe2O3物質(zhì)的量之比為________。

Answer 1

【答案】0.1 ＞ C B B 2:9

【解析】

(1) 根據(jù)反應(yīng)速率的公式計(jì)算；

(2)升高溫度正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率都增大，又因?yàn)榉磻?yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是放熱反應(yīng)，升高溫度反應(yīng)逆向移動(dòng)；

(3)由圖可知，t1時(shí)正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率都增大，并且v(正)大于v(逆)，說(shuō)明反應(yīng)正向移動(dòng)。

(4) A．從a進(jìn)入的氣體是含有SO2、O2、N2等的冷氣，經(jīng)過(guò)熱交換器后從b處出來(lái)的是熱的氣體；

B．在c處出來(lái)的氣體SO2、O2在催化劑表面發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的含有SO3及未反應(yīng)的SO2、O2等氣體，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，當(dāng)經(jīng)過(guò)熱交換器后被冷的氣體降溫，SO3變?yōu)橐簯B(tài)；

C．熱交換器的作用是預(yù)熱待反應(yīng)的冷的氣體，同時(shí)冷卻反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，為SO3的吸收創(chuàng)造條件；

D．使未反應(yīng)的SO2進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生SO3，從而可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率；

(5)根據(jù)鐵元素和氧元素守恒計(jì)算。

(1) 0~2min內(nèi)SO2的平均反應(yīng)速率為=0.1 mol/(L·min)；反應(yīng)過(guò)程中SO2的濃度降低，反應(yīng)速率減慢，若繼續(xù)反應(yīng)使SO2剩余1.2mol，則需要再反應(yīng)的時(shí)間>2min；

(2)升高溫度正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率都增大，又因?yàn)榉磻?yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是放熱反應(yīng)，升高溫度反應(yīng)逆向移動(dòng)，故選C；

(3)由圖可知，t1時(shí)正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率都增大，并且v(正)大于v(逆)，說(shuō)明反應(yīng)正向移動(dòng)，反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是氣體體積減少的反應(yīng)，可以通過(guò)縮小容器體積而增大壓強(qiáng)實(shí)現(xiàn)，催化劑不改變反應(yīng)進(jìn)程，降低溫度反應(yīng)速率減小，故選B。

(4) A．根據(jù)裝置圖可知，從a進(jìn)入的氣體是含有SO2、O2、N2等的冷氣，經(jīng)過(guò)熱交換器后從b處出來(lái)的是熱的氣體，成分與a處相同，故A正確；

B．在c處出來(lái)的氣體有SO2、O2和在催化劑表面發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的SO3，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，經(jīng)過(guò)熱交換器時(shí)，把反應(yīng)產(chǎn)生的熱量傳遞給從a口進(jìn)入的原料氣，在下層催化劑處再次發(fā)生催化氧化，從d口出去的氣體主要是生成的SO3及未反應(yīng)的少量的SO2、O2等氣體，故二者含有的氣體的成分相同，故B錯(cuò)誤；

C．熱交換器的作用是預(yù)熱待反應(yīng)的冷的氣體，同時(shí)冷卻反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，為SO3的吸收創(chuàng)造條件，故C正確；

D．處氣體經(jīng)過(guò)熱交換器后再次被催化氧化，目的就是使未反應(yīng)的SO2進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生SO3，從而可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率，故D正確；

故選：B。

(5)設(shè)反應(yīng)產(chǎn)物中Fe3O4的物質(zhì)的量為xmol，Fe2O3的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)鐵元素守恒有：3x+2y=48，根據(jù)消耗氧氣的量有：8x+5.5y=131，解得：x=4mol，y=18mol，則則反應(yīng)產(chǎn)物中Fe3O4與Fe2O3物質(zhì)的量之比為2:9。