Question

12．二氧化硫是常用的工業(yè)原料，但也是大氣的主要污染物．綜合治理其污染是環(huán)境化學(xué)當(dāng)前的重要研究?jī)?nèi)容之一．已知：硫酸生產(chǎn)中，將SO₂催化氧化成SO₃的化學(xué)方程式為：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）． 將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L密閉容器中，在350℃和450℃條件下得到如下數(shù)據(jù)，回答下列問(wèn)題：

實(shí)驗(yàn)溫度/℃	350	450
平衡時(shí)n（SO3）/mol	1.6	1.5

（1）450℃達(dá)到平衡時(shí)O₂的濃度為0.025mol/L．
（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$．
（3）350℃時(shí)，平衡常數(shù)K=800（填具體數(shù)值），升高溫度，K值減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．
（4）為了提高SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施有AD．
A．增大壓強(qiáng)                B．降低壓強(qiáng)             C．升高溫度
D．增加O₂的濃度           E．增加SO₂的濃度       F．使用催化劑．

Answer 1

分析 （1）450℃達(dá)到平衡時(shí)n（SO₃）=1.5mol，根據(jù)方程式可知△n（O₂）=$\frac{1}{2}$△n（SO₃），平衡時(shí)氧氣物質(zhì)的量=氧氣起始物質(zhì)的量-△n（O₂），再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算平衡時(shí)氧氣濃度；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；
（3）將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L密閉容器中，350℃達(dá)到平衡時(shí)n（SO₃）=1.6mol，則：
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始濃度（mol/L）：0.2     0.1       0
變化濃度（mol/L）：0.16    0.08      0.16 
平衡濃度（mol/L）：0.04    0.02      0.16
再根據(jù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)；
由表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度，三氧化硫的物質(zhì)的量減小，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)；
（4）提高SO₂的平衡轉(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，否則二氧化硫轉(zhuǎn)化率降低．

解答 解：（1）450℃達(dá)到平衡時(shí)n（SO₃）=1.5mol，根據(jù)方程式可知△n（O₂）=$\frac{1}{2}$△n（SO₃）=0.75mol，平衡時(shí)氧氣物質(zhì)的量=1mol-0.75mol=0.25mol，故平衡時(shí)氧氣濃度為$\frac{0.25mol}{10L}$=0.025mol/L，
故答案為：0.025mol/L；
（2）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$，故答案為：$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$；
（3）將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L密閉容器中，350℃達(dá)到平衡時(shí)n（SO₃）=1.6mol，則：
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始濃度（mol/L）：0.2     0.1       0
變化濃度（mol/L）：0.16    0.08      0.16
平衡濃度（mol/L）：0.04    0.02      0.16
故平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{0.1{6}^{2}}{0.0{4}^{2}×0.02}$=800；
由表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度，三氧化硫的物質(zhì)的量減小，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，
故答案為：800；減�。�
（4）A．正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故A正確；
B．降低壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故B錯(cuò)誤；
C．由表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度，三氧化硫的物質(zhì)的量減小，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故C錯(cuò)誤；
D．增加O₂的濃度，平衡正向移動(dòng)，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；
E．增加SO₂的濃度，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故E錯(cuò)誤；
F．使用催化劑，不影響平衡移動(dòng)，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故F錯(cuò)誤，
故選：AD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素，難度不大，注意對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握．