Question

2．將一定量的SO₂和含0.7mol氧氣的空氣（忽略CO₂）放入一定體積的密閉容器中，550℃時(shí)，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：2SO₂+O₂$?_{加熱}^{催化劑}$2SO₃（正反應(yīng)放熱），反應(yīng)達(dá)到平衡后，將容器中的混合氣體通過(guò)過(guò)量NaOH溶液，氣體體積減少了21.28L；再將剩余氣體通過(guò)焦性沒(méi)食子酸的堿性溶液吸收O₂，氣體的體積又減少了5.6L（以上氣體體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）．（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是bc．（填字母）
a．SO₂和SO₃濃度相等            b．SO₂百分含量保持不變
c．容器中氣體的壓強(qiáng)不變         d．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等
e．容器中混合氣體的密度保持不變
（2）求該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率94.7%（用百分?jǐn)?shù)表示）．（寫出計(jì)算過(guò)程）
（3）若將平衡混合氣體的5%通入過(guò)量的BaCl₂溶液，生成沉淀多少克？（寫出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析 （1）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（2）混合氣體通過(guò)過(guò)量NaOH溶液時(shí)，減少的氣體是二氧化硫和三氧化硫，根據(jù)剩余氧氣的量計(jì)算參加反應(yīng)的氧氣的量，根據(jù)參加反應(yīng)的氧氣的量計(jì)算參加反應(yīng)的二氧化硫、三氧化硫的量，二氧化硫和三氧化硫混合氣體體積減去三氧化硫的量就是未參加反應(yīng)的二氧化硫的量，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率公式計(jì)算；
（3）結(jié)合硫原子守恒計(jì)算．

解答 解：（1）a．可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)SO₂和SO₃濃度不一定相等，與二氧化硫的起始濃度以及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故錯(cuò)誤；        
b．可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的百分含量不變，SO₂百分含量保持不變，說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
c．隨反應(yīng)進(jìn)行氣體的物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，當(dāng)容器中氣體的壓強(qiáng)不變，說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
d．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率都表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終二者都按1：1進(jìn)行，不能說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
e．混合氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，所以密度始終不變，不能說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
故選bc；   
（2）混合氣體通過(guò)過(guò)量NaOH溶液時(shí)，減少的氣體是二氧化硫和三氧化硫，所以三氧化硫和未參加反應(yīng)的二氧化硫的體積是21.28L，剩余氧氣的體積是5.6L，則參加反應(yīng)的氧氣的體積=0.7mol×22.4L/mol-5.6L=10.08L，根據(jù)二氧化硫、三氧化硫和氧氣的關(guān)系式知，參加氧化還原反應(yīng)的二氧化硫的體積=10.08L×2=20.16L，生成三氧化硫的體積=10.08L×2=20.16L，則未參加氧化還原反應(yīng)的二氧化硫的體積=21.28L-20.16L=1.12L，原來(lái)二氧化硫的體積=20.16L+1.12L=21.28L，所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=$\frac{20.16L}{21.28L}$×100%=94.7%，故答案為：94.7%．
（3）能和氯化鋇溶液反應(yīng)生成沉淀的物質(zhì)只有三氧化硫，若將平衡混合氣體的5%通入過(guò)量的BaCl₂溶液，能和氯化鋇溶液反應(yīng)的三氧化硫的物質(zhì)的量是$\frac{20.16L}{22.4L/mol}$=0.045mol，根據(jù)硫原子守恒知，硫酸鋇的質(zhì)量=0.045mol×233g/mol=10.5g，
答：生成沉淀的質(zhì)量是10.5g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查平衡狀態(tài)的判斷、影響化學(xué)平衡的因素等知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于反應(yīng)前后氣體的計(jì)量數(shù)之和不相等的可逆反應(yīng)來(lái)說(shuō)，可從濃度、溫度、顏色、壓強(qiáng)、百分含量等角度判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，難度中等．