Question

4．工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時(shí)，利用催化氧化反應(yīng)將二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫是一個(gè)關(guān)鍵步驟，在密閉容器中壓強(qiáng)及溫度對(duì)SO₂轉(zhuǎn)化率（利用率）的影響如表：

轉(zhuǎn)化率（%）	0.1MPa	0.5MPa	1.0MPa	10MPa
400℃	99.2%	99.6%	99.7%	99.9%
500℃	93.5%	96.9%	97.8%	99.3%
600℃	73.7%	85.8%	89.5%	96.4%

（1）寫出二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的化學(xué)方程式2SO₂+O₂?2SO₃． 根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，生成 SO₃ 的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”． ）
（2）在其他條件不變的情況下，擴(kuò)大容器體積以減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，v_正減小 （填“增大”或“減小”，下同），v_逆減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)（選填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）．
（3）若容器容積為2L，開始加入SO₂為0.20mol，10s后測(cè)得SO₂ 的物質(zhì)的量為0.16mol，則O₂的平均反應(yīng)速率為0.001mol（L•S）；若即系通入氧氣，則平衡時(shí)的SO₂轉(zhuǎn)化率增大（選填“增大”或“減小”）
（4）在 400℃～500℃時(shí)，SO₂ 的催化氧化采用常壓而不是高壓，其主要原因是常壓時(shí)的轉(zhuǎn)化率較高、高壓成本高．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫與氧氣反應(yīng)生成三氧化硫，反應(yīng)可逆；相同壓強(qiáng)下，隨溫度升高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率降低，說明升溫平衡逆向移動(dòng)；
（2）在其他條件不變的情況下，擴(kuò)大容器體積，各組分濃度減小，平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)；
（3）據(jù)v（SO₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$求算二氧化硫的反應(yīng)速率，則v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（SO₂），增大氧氣濃度平衡正向移動(dòng)，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，增大壓強(qiáng)對(duì)SO₂的轉(zhuǎn)化率影響不大，同時(shí)增大成本．

解答 解：（1）二氧化硫與氧氣反應(yīng)生成三氧化硫，反應(yīng)可逆，化學(xué)方程式為2SO₂+O₂?2SO₃；相同壓強(qiáng)下，隨溫度升高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率降低，說明升溫平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱，故答案為：2SO₂+O₂?2SO₃；放熱；
（2）擴(kuò)大容器體積，各組分濃度減小，正逆反應(yīng)速率都減小，平衡向氣體體積增大的逆向移動(dòng)，故答案為：減�。粶p�。荒娣磻�(yīng)；
（3）v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（SO₂）=$\frac{1}{2}$×$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{1}{2}×\frac{\frac{0.20mol-0.16mol}{2L}}{10s}$=0.001mol/（L•s），增大氧氣濃度平衡正向移動(dòng)，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：0.001；增大；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，增大壓強(qiáng)對(duì)SO₂的轉(zhuǎn)化率影響不大，同時(shí)增大成本，故通常采取采用常壓而不是高壓，故答案為：常壓時(shí)的轉(zhuǎn)化率較高、高壓成本高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查硫酸工業(yè)、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算等，題目難度不大．