Question

【題目】利用反應NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-Q kJ/mol(Q>0)可處理NO2、SO2等大氣污染物，具有十分重要的意義。完成下列填空：

(1)該反應中被氧化是元素是_________；寫出該反應的平衡常數表達式：K=_________。增大NO2濃度，平衡常數K_________。(填“增大”、“減小”或“不變”)

(2)若上述反應在密閉容器中進行，能表明反應達到平衡狀態的是_________(選填編號)。

a. 混合氣體顏色保持不變 b. NO2和NO的體積比保持不變

c. 每消耗1 mol SO2的同時生成1 mol SO3 d. 體系中氣體平均摩爾質量保持不變

(3)一定溫度下，在容積為V L的容器中發生上述反應，t min內，SO2的物質的量下降了a mol，則這段時間內v(NO2)=_________(用相關字母表示)。

(4)請寫出兩種能提高平衡轉化率的措施____________、______________。

(5)其他條件相同，催化劑不同時，上述反應中SO2的轉化率隨反應溫度的變化如圖。不考慮催化劑價格因素，生產中選擇Fe2O3作催化劑的主要原因是___________

Answer 1

【答案】S 不變 ab mol/(L·min) 增加NO2 移除SO3 300-420℃間，催化效率較高

【解析】

(1)根據氧化還原反應中所含元素化合價升高被氧化、化合價降低被還原分析判斷；利用化學反應的平衡常數的含義書寫；

(2)平衡標志是正|逆反應速率相同，各成分濃度保持不變分析；

(3)同一反應，不同反應物或生成物的速率之比等于化學計量數之比，且v=；

(4)可結合影響平衡的因素分析，通過改變影響平衡的條件，促進平衡正向移動，提高SO2的轉化率；

(5)根據催化劑的催化效率及催化劑達到最佳催化效率時的溫度分析。

(1)在該反應中，S元素化合價由反應前SO2中的+4價變為反應后SO3中的+6價， S元素化合價升高，失去電子被氧化；此反應的平衡常數表達式：K=；化學平衡常數只與溫度有關，增大NO2的濃度，對化學平衡常數無影響，所以K值不變；

(2)a．平衡體系中只有NO2氣體是紅棕色氣體，混合氣體顏色保持不變，說明NO2濃度不變，反應達到平衡狀態，a正確；

b．在反應過程中NO2和NO的體積之比為變量，則當NO2和NO的體積之比保持不變，能說明反應達到平衡狀態，b正確；

c．每消耗1 mol SO2的同時生成1 molSO3，說明反應正向進行，不能證明反應達到平衡狀態，c錯誤；

d．反應前后氣體的質量不變，氣體的體積也不變，反應過程中體系的氣體密度始終不變，所以體系氣體密度不變不能證明反應達到平衡狀態，d錯誤；

故合理選項是ab；

(3)一定溫度下，在容積為V L的容器中發生上述反應，t min內，SO2的物質的量下降了a mol，則這段時間內v(SO2)== mol/(L·min)，根據在相同時間被反應速率比等于物質的化學計量數的比，可知這段時間內v(NO2)=v(SO2)= mol/(L·min)；

(4)此反應的正反應為放熱反應，根據平衡移動原理，通入NO2、移走NO或SO3、降低溫度或通入O2等均能促進平衡正向移動，達到提高SO2的轉化率目的；

(5)由圖示可知：Fe2O3在300-420℃間，催化效率較高。