Question

（14分）在一定條件下，二氧化硫和氧氣發生如下反應:2SO₂(g)+ O₂ (g)  2SO₃(g) △H< 0。查閱資料知SO₃熔點16.83℃，沸點44.8℃。
（1）600℃時，在一密閉容器中，將二氧化硫和氧氣混合，反應過程中SO₂，O₂，SO₃物質的量變化如圖。

①該反應的化學平衡常數表達式 K=   
②該反應能自發進行的原因是   。
③據圖判斷，該反應處于平衡狀態的時間是   。
④據圖判斷，反應進行至20 min時，曲線發生變化的原因是­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­   （用文字表達）。
（2）某化學研究學習小組用下圖的裝置組裝設計了一個實驗，以測定SO₂轉化為SO₃的轉化率，儀器的連接順序是a→h→i→b→c→f→g→d→e。

①為提高SO₂的轉化率，實驗時Ⅰ處滴入濃硫酸與Ⅱ處加熱催化劑的先后順序是   。
②在Ⅰ處用大火加熱燒瓶時SO₂的轉化率會   。（填“填大”“不變”或“減小”）
③用n mol Na₂SO₃粉末與足量濃硫酸進行此實驗，當反應結束時，繼續通入O₂一段時間后，稱得Ⅲ處增重 m g，則本實驗中SO₂的轉化率為   。

Answer 1

（1）①       ②該反應是放熱反應
③15—20   25—30                ④增大氧氣的濃度（或物質的量）
（2）①先加熱Ⅱ處催化劑 ②減小   ③×100%

（1）①平衡常數是指可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，因此該反應的平衡常數表達式為。
②由于反應是放熱反應，所以是可以自發進行。
③平衡時正逆反應速率是相等，因此物質的濃度是不變的，所以根據圖像可判斷，處于平衡狀態的是15—20min和25—30min。
④由圖像可以看出，在20min時，氧氣的濃度突然變大，而SO₂和三氧化硫的物質的量不變。隨后三氧化硫的物質的量逐漸增大，氧氣和二氧化硫的物質的量逐漸減小。這說明是通過增大氧氣的濃度，使平衡向正反應方向移動的。
（2）①Ⅰ是制備二氧化硫的，Ⅱ是氧化二氧化硫的，所以為了提高二氧化硫的轉化率，應該是先加熱Ⅱ處催化劑，然后再滴入濃硫酸。
②在Ⅰ處用大火加熱，則二氧化硫的生成速率過快，氧化二氧化硫的效率就底，轉化率就降低。
③Ⅲ是用來吸收沒有反應的二氧化硫，n mol Na₂SO₃可生成n mol二氧化硫，設轉化率是x，則（n－nx）×64＝m，解得x＝。