Question

【題目】二氧化硫的催化氧化反應：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）是工業制硫酸的重要反應之一。

（1）①從平衡角度分析采用過量O2的原因是____________________。

②一定條件下，將0.10 mol SO2（g）和0.06 mol O2（g）放入容積為2 L的密閉容器中，反應在5min時達到平衡，測得c（SO3）=0.040 mol／L。

用SO2濃度變化來表示的化學反應速率為_________。

計算該條件下反應的平衡常數K=____________________________________。

③已知：該催化氧化反應K（300℃）>K（350℃）。則該反應正向是____________________反應（填“放熱”或“吸熱”）。平衡后升高溫度，SO2的轉化率_________（填“增大”、“減小”或“不變”）。

（2）某溫度下，SO2的平衡轉化率（）與體系總壓強（P）的關系如圖1所示。平衡狀態由A變到B時，平衡常數K（A）_________K（B）（填“>”、“<”或“=”，下同）。

（3）保持溫度不變，將等物質的量的SO2和O2混合氣平分兩份，分別加入起始體積相同的甲、乙兩容器中，保持甲容器恒容，乙容器恒壓到達平衡（如圖2）。兩容器的SO2的轉化率關系為甲_________乙。

（4）下圖表示在密閉容器中二氧化硫的催化氧化反應達到平衡時，由于條件改變而引起反應速率和化學平衡的變化情況，a～b過程中改變的條件可能是_________；b～c過程中改變的條件可能是_________；若增大壓強時，反應速率和化學平衡變化情況畫在c～d處。

Answer 1

【答案】提高氧氣濃度，平衡正向移動，可以提高二氧化硫的轉化率 0.008mol·L－1·min－1 1600 放熱 減小 = < 升溫 減少SO3的濃度

【解析】

（1）①采用過量O2的原因是提高氧氣濃度，平衡正向移動，可以提高二氧化硫的轉化率；

②根據反應速率的計算公式以及平衡常數的表達式進行計算；

③溫度升高，平衡常數減小，說明正反應是放熱反應，若反應溫度升高，則平衡逆向移動，所以SO2的轉化率減小；

（2）平衡常數與溫度有關，溫度相同，則平衡常數相等；

（3）先假定甲、乙的體積都不變，達到平衡后再保持乙的壓強不變，此反應是氣體體積減小的反應，因此，待等體積達平衡后，欲保持乙的壓強不變，就需要縮小體積，縮小體積時，乙的壓強增大，平衡正向移動，所以SO2的轉化率甲＜乙；

（4）a時逆反應速率大于正反應速率，且正逆反應速率都增大，說明平衡應向逆反應方向移動，該反應的正反應放熱，應為升高溫度的結果，b時正反應速率不變，逆反應速率減小，在此基礎上逐漸減小，應為減小生成物的原因。

（1）①采用過量O2的原因是提高氧氣濃度，平衡正向移動，可以提高二氧化硫的轉化率，故答案為：提高氧氣濃度，平衡正向移動，可以提高二氧化硫的轉化率。

②5分鐘時c(SO3)＝0.040mol/L，則二氧化硫的濃度減少0.040mol/L，所以5min時SO2的反應速率是是0.040mol/L/5min=0.008mol/(L·min)；平衡時氧氣的濃度為0.060mol/2L-0.020mol/L=0.020mol/L，二氧化硫的濃度為0.10mol/2L-0.040mol/L=0.010mol/L，根據K=c（SO3）2/c(O2)c(SO2)2=0.042/(0.02×0.012)=1600，故答案為：0.008mol/(L·min)，1600。

③已知：K(300℃)＞K(350℃)，溫度升高，平衡常數減小，說明正反應是放熱反應，若反應溫度升高，則平衡逆向移動，所以SO2的轉化率減小；故答案為：放熱，減小。

（2）狀態A與狀態B的溫度相同，則平衡常數相等，故答案為：=。

（3）先假定甲、乙的體積都不變，達到平衡后再保持乙的壓強不變，此反應是氣體體積減小的反應，因此，待等體積達平衡后，欲保持乙的壓強不變，就需要縮小體積，縮小體積時，乙的壓強增大，平衡正向移動，所以，若甲容器中SO2的轉化率為P%，則乙的SO2的轉化率將大于甲的，即大于P%，故答案為：＜。

（4）a時逆反應速率大于正反應速率，且正逆反應速率都增大，說明平衡應向逆反應方向移動，該反應的正反應放熱，應為升高溫度的結果，b時正反應速率不變，逆反應速率減小，在此基礎上逐漸減小，應為減小生成物的原因，若增大壓強時，平衡向正反應方向移動，則正、逆反應速率都增大，且正反應速率大于逆反應速率，圖像應為：

，故答案為：升溫，減少SO3的濃度，。