Question

【題目】硫酸是重要的化工原料，生產(chǎn)過程中SO2催化氧化生成SO3的化學(xué)反應(yīng)為：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。

（1）實驗測得SO2反應(yīng)生成SO3的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強有關(guān)，請根據(jù)下表信息，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實際，選擇最合適的生產(chǎn)條件是________。

壓強 SO2轉(zhuǎn)化率 溫度	1個大氣壓	5個大氣壓	10個大氣壓	15個大氣壓
400℃	0.9961	0.9972	0.9984	0.9988
500℃	0.9675	0.9767	0.9852	0.9894
600℃	0.8520	0.8897	0.9276	0.9468

（2）反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)達到平衡后，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1molO2(g)

B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO3(g)

C．降低溫度

D．在其他條件不變時，減小容器的容積

（3）某溫度下， SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(P)的關(guān)系如下圖所示。

2.0 molSO2和1.0mol O2置于10L密閉容器中，反應(yīng)達平衡后，體系總壓強為0.10 MPa。平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)K(A)_____K(B)（填“>”、“<”或“=”）, B點的化學(xué)平衡常數(shù)是______。

（4）在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20mol SO2和0.10molO2, t1時刻達到平衡，測得容器中含SO30.18mol。

①tl 時刻達到平衡后，改變一個條件使化學(xué)反應(yīng)速率發(fā)生如下圖所示的變化，則改變的條件是________。

A．體積不變，向容器中通入少量O2

B．體積不變，向容器中通入少量SO2

C．縮小容器體積

D．升高溫度

E．體積不變，向容器中通入少量氮氣

②若繼續(xù)通入0.20mol SO2和0.10molO2，則平衡________移動（填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”) ，再次達到平衡后，n(SO3)的取值范圍是_____________。

Answer 1

【答案】400℃和1個大氣壓 AC ＝ 800 C 向正反應(yīng)方向 0.36mol<n(SO3)< 0.4mol

【解析】

（1）因為SO2與O2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以選擇的溫度為400℃，而1個標準大氣壓時SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大，再增大壓強，SO2的轉(zhuǎn)化率提高不大，但會增加生產(chǎn)成本，所以選擇1個標準大氣壓，故答案為：400℃，1個標準大氣壓；

（2）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2mol SO3（g）相當于充入2.0molSO2和5.0molO2，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、在其他條件不變時，減小容器的容積，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，再次到達平衡時SO2的濃度仍比原來大，所以D錯誤。

故答案為：AC；

（3）平衡常數(shù)只受溫度的影響，溫度不變，則壓強改變，平衡狀態(tài)由A變到B時，則K（A）=K（B），由圖象知，體系總壓強為0.10MPa時SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為0.8，則二氧化硫轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量=2.0mol×0.8=1.6mol，則依據(jù)題意建立如下三段式：

2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)

起始：2.0mol 1.0mo 0

轉(zhuǎn)化：1.6mol 0.8mol 1.6mol

平衡：0.4mol 0.2mol 1.6mol

則平衡時c（SO2）=0.04mol/L，c（O2）=0.02mol/L，c（SO3）=0.16mol/L，K（A）=K（B）=c2（SO3）/ c2（SO2）c（O2）=(0.16mol/L)2/(0.04mol/L)2×0.02mol/L=800，故答案為：=，800；

（4）①t1時刻達到平衡后，改變一個條件使化學(xué)反應(yīng)速度發(fā)生如圖所示的變化分析可知，改變條件正逆反應(yīng)速率都增大，且正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率。

A．體積不變，向容器中通入少量O2，此時刻正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率不變，隨反應(yīng)進行正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大，最后達到新的平衡狀態(tài)，圖象中逆反應(yīng)速率變化不符合，故A錯誤；

B．體積不變，向容器中通入少量SO2，此時刻正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率不變，隨反應(yīng)進行正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大，最后達到新的平衡狀態(tài)，圖象中逆反應(yīng)速率變化不符合，故B錯誤；

C．縮小容器體積，壓強增大，正逆反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，所以平衡正向進行，圖象變化符合要求，故C正確；

D．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向進行，正逆反應(yīng)速率都增大，逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，故D錯誤；

E．體積不變，向容器中通入少量氮氣，總壓增大，各氣體分壓不變，平衡不變，故E錯誤；
故選C；

②當生成0.18molSO3時，參加反應(yīng)的氧氣的物質(zhì)的量為x，依據(jù)題意建立如下關(guān)系：

2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)

1 2

x 0.18mol

x=0.18mol×1/2=0.09mol，繼續(xù)通入0.20mol SO2和0.10mol O2，容器內(nèi)壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應(yīng)方向移動；假設(shè)平衡不移動，此時n（SO3）=0.18×2=0.36mol，假設(shè)0.40molSO2完全生成SO3，根據(jù)反應(yīng)方程式2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）可知，n（SO3）=0.4mol，所以再次達到平衡時，0.36mol<n（SO3）<0.40mol，故答案為：向正反應(yīng)方向；0.36mol<n（SO3）<0.40mol。