Question

利用催化氧化反應(yīng)將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的關(guān)鍵步驟．
已知：SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）△H=-98kJ?mol^-1．
（1）某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

10

3

，若在此溫度下，向100L的恒容密閉容器中，充入3.0mol SO₂（g）、16.0mol O₂（g）和3.0mol SO₃（g），則反應(yīng)開始時v（正）

 

 v（逆）（填“＜”、“＞”或“=”）．
（2）一定溫度下，向一帶活塞的體積為2L的密閉容器中充入2.0mol SO₂和1.0molO₂，達(dá)到平衡后體積變?yōu)?.6L，則SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為

 

．
（3）在（2）中的反應(yīng)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1.0mol O₂
B．保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1.0mol SO3
C．降低溫度
D．移動活塞壓縮氣體
（4）若以右圖所示裝置，用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸，寫出通入O₂電極的電極反應(yīng)式為

 

．
（5）為穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn)，硫酸溶液的濃度應(yīng)維持不變，則通入SO₂和水的質(zhì)量比為

 

．
（6）下列反應(yīng)：
2CO（g）+SO₂（g）=S（g）+2CO₂（g）△H=+8.0KJ．mol^-1
2H₂（g）+SO₂（g）=S（g）+2H₂O（g）△H=+90.4KJ．mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-556.0KJ．mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ．mol^-1
求 S（g）與O₂（g）反應(yīng)生成SO₂（g）的熱化學(xué)方程式為：

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的影響因素,用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)的大小判斷反應(yīng)進行的方向
（2）先根據(jù)平衡常數(shù)計算出c（SO₂），再根據(jù)轉(zhuǎn)化率公式求出SO₂的轉(zhuǎn)化率；
（3）根據(jù)濃度、溫度、壓強等外界條件對化學(xué)平衡的影響，求出平衡移動后c（SO₂），
（4）通入O₂電極的電極是正極反應(yīng)，氧氣得到電子生成氫氧根離子，在酸性溶液中生成水；
（5）根據(jù)SO₂、O₂和水形成硫酸溶液的濃度為50%，求出SO₂和水的質(zhì)量比；
（6）據(jù)已知熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律解答．

解答： 解：（1）因為濃度商Q_C=

c(SO3)

c(SO2)?c 1 2 (O2)

=2.5＜K，所以化學(xué)反應(yīng)正向進行，即v（正）＞v（逆）；
故答案為：＞；
（2）根據(jù)V_前/V_后=n_前/n_后 可得，向一帶活塞的體積為2L的密閉容器中充入2.0mol SO₂和1.0mol O₂，達(dá)到平衡后體積變?yōu)?.6L，n_后=2.4mol
            SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）
開始（mol） 2.0        1.0       0
反應(yīng)（mol） a        

1

2

a        a
平衡（mol） 2.0-a   1-

1

2

a      a
則：（2.0-a）+（1.0-

1

2

a）+a=2.4
a=1.2
所以SO₂的轉(zhuǎn)化率α=

1.2

2

×100%=60%，故答案為：60%；
（3）A、保持溫度和容器體積不變，O₂的濃度增大，平衡正向移動，SO₂的濃度減小，所以A正確；
B、保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入0.4mol SO₃，新的平衡與原平衡等效，SO₂的濃度不變，所以B錯誤；
C、降低溫度，平衡向放熱的方向移動，而正反應(yīng)為放熱，所以平衡正向移動，SO₂的濃度減小，所以C正確；
D、移動活塞壓縮氣體，SO₂的濃度瞬間增大，之后平衡向氣體體積減少的方向移動，即向正反應(yīng)方向移動，SO₂的濃度減小，再次到達(dá)平衡時SO₂的濃度仍比原來大，所以D錯誤．
故答案為：A、C；
（4）通入O₂電極的電極是正極反應(yīng)，氧氣得到電子生成氫氧根離子，在酸性溶液中生成水，電極反應(yīng)為：O₂+4e^-+4 H⁺=2H₂O；
故答案為：O₂+4e^-+4 H⁺=2H₂O；
（5）設(shè)：SO₂和水的質(zhì)量分別為a、b
SO₂ +H₂O?H₂SO₃
64   18   82
a  

18a

64

 

82a

64

^₂H₂SO₃ +O₂═^₂H₂SO₄
164          196

82a

64

         

98a

64

硫酸溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為

98a 64

98a 64 +b- 82a 64

×100%=50%，
所以a：b=16：29；
故答案為：16：29；
（6）已知
①2CO（g）+SO₂（g）=S（g）+2CO₂（g）△H=+8.0KJ．mol^-1
②2H₂（g）+SO₂（g）=S（g）+2H₂O（g）△H=+90.4KJ．mol^-1
③2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-556.0KJ．mol^-1
④2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ．mol^-1
據(jù)蓋斯定律，（③+④-①-②）÷2得：S（g）+O₂（g）=S O₂（g） H=-574.0kJmol^-1，
故答案為：S（g）+O₂（g）=S O₂（g） H=-574.0kJmol^-1．

點評：本題考查了化學(xué)平衡的有關(guān)知識，如利用濃度商判斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向，轉(zhuǎn)化率的計算、外界條件對化學(xué)平衡的影響以及有關(guān)化學(xué)計算，試題較靈活，綜合性強，題目難度較大．