Question

【題目】將一定量的SO2和含0.7mol氧氣的空氣（忽略CO2）放入一固定體積的密閉容器中，550℃時，在催化劑作用下發生反應：2SO2+O2 2SO3(正反應放熱)。反應達到平衡后，將容器中的混合氣體通過過量的NaOH溶液，氣體體積減少了21.28L；再將剩余氣體通過焦性沒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準狀況下的體積）。請回答下列問題（計算結果保留一位小數）：
（1）判斷該反應達到平衡狀態的標志是。（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）欲提高SO2的轉化率，下列措施可行的是。（填字母）
a．向裝置中再充入N2 b．向裝置中再充入O2
c．改變反應的催化劑 d．向裝置中再充入SO3
（3）求該反應達到平衡時SO2的轉化率為（用百分數表示）。
（4）若將平衡混合氣體的5%通入過量的Ba(OH)2溶液，生成沉淀。

Answer 1

【答案】
（1）bc
（2）b
（3）94.7%
（4）10.5g或0.045mol或BaSO4
【解析】（1）a．可逆反應到達平衡時SO2和SO3濃度不一定相等，與二氧化硫的起始濃度以及轉化率有關，a不符合題意；
b．可逆反應達到平衡狀態時，各物質的百分含量不變，SO2百分含量保持不變，說明到達平衡狀態，b符合題意；
c．隨反應進行氣體的物質的量減小，恒溫恒容下，容器內氣體壓強減小，當容器中氣體的壓強不變，說明到達平衡狀態，c符合題意；
d．SO3的生成速率與SO2的消耗速率都表示正反應速率，反應始終二者都按1：1進行，不能說明到達平衡狀態，d不符合題意；
e．混合氣體的質量不變，容器的體積不變，所以密度始終不變，不能說明到達平衡狀態，e不符合題意；
（2）a．向裝置中再充入N2 ， 反應物和生成物的濃度不變，平衡不移動，所以不能提高轉化率，a不符合題意；
b．向裝置中再充入O2 ， 氧氣濃度增大，平衡向正反應方向移動，提高了二氧化硫的轉化率，b符合題意；
c．改變反應的催化劑只改變反應速率，不改變平衡，所以不能提高二氧化硫的轉化率，c不符合題意；
d．向裝置中再充入SO3 ， 平衡向逆反應方向移動，降低了二氧化硫的轉化率，d不符合題意；
（3）混合氣體通過過量NaOH溶液時，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，則參加反應的氧氣的體積=0.7mol×22.4L/mol-5.6L=10.08L，根據二氧化硫、三氧化硫和氧氣的關系式知，參加氧化還原反應的二氧化硫的體積=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的二氧化硫的體積=21.28L-20.16L=1.12L，原來二氧化硫的體積=20.16L+1.12L=21.28L，所以二氧化硫的轉化率=20.16L/21.28L×100%=94.7%；
（4）依據（3）的計算可知混合氣體中生成三氧化硫氣體物質的量為0.9mol，在給定的條件下，溶液呈強酸性，BaSO3不會沉淀。因此BaSO4的質量=0.9mol×5%×233g/mol=10.5g。
故答案為：（1）bc；（2）b；（3）94.7%；（4）10.5g或0.045mol或BaSO4
（1）當可逆反應達到平衡狀態時，則其正逆反應速率相等，反應體系中各物理量保持不變，據此分析選項；
（2）欲提高SO2的轉化率，則應使平衡向正反應方向移動，結合平衡移動原理分析即可；
（3）平衡轉化率=平衡時參與反應的量÷起始加入的量×100%，據此結合題干數據，從三段式入手進行計算；
（4）由平衡三段式的計算可知，反應后混合氣體中含有SO2、SO3（0.9mol），且溶液顯酸性，因此形成的沉淀應為BaSO4 ， 結合反應的方程式可計算出沉淀的量；