Question

工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸，其中重要的一步是催化氧化（生產(chǎn)中保持恒溫恒容條件）：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
（1）生產(chǎn)中為提高反應速率和SO₂的轉化率，下列措施可行的是

 

A．向裝置中充入N₂ B．向裝置中充入過量的SO₂C．向裝置中充入O₂ D．升高溫度
（2）若在一定溫度下，向一個容積可變的恒壓容器中，通入3mol SO₂ 和2mol O₂及固體催化劑，發(fā)生上述反應，平衡時容器內(nèi)氣體體積為起始時的90%．保持同一反應溫度，在相同容器中，將起始物質(zhì)的量改為 5mol SO₂（g）、3.5mol O₂（g）、1mol SO₃ （g），下列說法正確的是

 

A．第一次平衡時反應放出的熱量為294.9kJ
B．兩次平衡SO₂的轉化率相等
C．兩次平衡時的O₂體積分數(shù)相等
D．第二次平衡時SO₃的體積分數(shù)等于

2

9

（3）生產(chǎn)中在550℃時，將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于5L密閉容器中，SO₂轉化為SO₃的平衡轉化率（α）與體系總壓強（p）的關系如圖1所示．反應達平衡后，體系總壓強為0.10M Pa．試計算反應2SO₃?2SO₂+O₂ 在550℃時的平衡常數(shù)K=

 

．A、B表示不同壓強下的平衡轉化率，通常工業(yè)生產(chǎn)中采用常壓的原因是：

 

，并比較不同壓強下的平衡常數(shù)：K（0.10MPa）

 

 K（1.0MPa）（填“＜”或“＞”或“=”）．
（4）沉淀物并非絕對不溶，且在水及各種不同的溶液中溶解度有所不同，同離子效應、絡合物的形成等都會使沉淀物的溶解度有所改變．已知AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，如圖2是某溫度下AgCl在NaCl溶液中的溶解情況．由以上信息可知：
①由圖知該溫度下AgCl的溶度積常數(shù)為

 

．
②AgCl在NaCl溶液中的溶解出現(xiàn)如圖所示情況（先變小后變大）的原因是：

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的調(diào)控作用,化學平衡的影響因素,化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）該反應是一個反應前后氣體體積減小的放熱反應，欲提高SO₂的轉化率，則改變條件使平衡向正反應方向移動；
（2）A、根據(jù)體積之比等于物質(zhì)的量之比計算平衡時混合氣體總的物質(zhì)的量，再利用差量法計算參加反應的二氧化硫的物質(zhì)的量，結合熱化學方程式計算放出的熱量；
B、恒溫恒壓，兩次達到平衡狀態(tài)相同分析計算判斷；
C、恒溫恒壓，兩次達到平衡狀態(tài)相同分析判斷
D、根據(jù)A計算可知，原平衡時SO₃的體積分數(shù)為

1mol

4.5mol

=

2

9

；
（3）根據(jù)化學平衡計算的三段式進行計算，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，依據(jù)平衡常數(shù)概念計算；
壓強的增加引起SO₂轉化率的變化并不明顯，所以工業(yè)上直接采用常壓，平衡常數(shù)隨溫度變化；
（4）①由AgCl的溶度積Ksp（AgCl）=c（Ag⁺）?c（Cl^-）計算；
②開始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺濃度變小了，但Cl^-濃度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-絡合物，所以Ag⁺濃度又變大了．

解答： 解：（1）A、向裝置中充入N₂，化學平衡不會移動，不會提高二氧化硫轉化率，故A錯誤；
B、向裝置中充入過量的SO₂，二氧化硫轉化率降低，故B錯誤；
C、向裝置中充入過量的O₂，化學平衡正向移動，會提高二氧化硫轉化率，故C正確；
D、升高溫度，化學平衡逆向移動，二氧化硫的轉化率減小，故D錯誤．
故選：C；
（2）A、由題意氣體體積為起使時的90%，則反應后總的物質(zhì)的量為起始時的90%，平衡時總物質(zhì)的量為（3mol+2mol）×90%=4.5mol，則平衡時各組成物質(zhì)的量變化為：
  2SO₂+O₂?2SO₃物質(zhì)的量減少△n
  2    1    2              1
1mol  0.5mol 1mol  （3mol+2mol）-4.5mol=0.5mol
此時放出的熱量為196.6KJ×

0.5mol

1mol

=98.3KJ，故A錯誤；
B、2SO₂+O₂?2SO₃
起始量（mol）  3     2     0
變化量（mol）  x    0.5x   x
平衡量（mol）3-x   2-0.5x  x
反應后總的物質(zhì)的量為起始時的90%，3-x+2-0.5x+x=4.5，x=1mol，二氧化硫轉化率=

1mol

3mol

×100%=

1

3

；
保持同一反應溫度，在相同容器中，將起始物質(zhì)的量改為 5mol SO₂（g）、3.5mol O₂（g）、1mol SO₃（g），轉化為起始量為6molSO₂（g）、4molO₂，恒壓條件下兩次平衡時等效平衡，平衡后二氧化硫應為4mol，轉化率=

1mol

5mol

×100%=20%，故B錯誤；
C、依據(jù)B分析可知等效平衡狀態(tài)，氧氣體積分數(shù)相同，故C正確；
D、原平衡時SO₃的體積分數(shù)為

1mol

4.5mol

=

2

9

，故D正確；
故答案為：CD； 
（3）體系總壓強為0.10M Pa，此時二氧化硫的轉化率為80%
               2SO₂+O₂

催化劑

△

2SO₃
起始量（mol）  2      1          0
變化量 （mol）2×0.8  0.8    2×0.8
平衡量 （mol） 0.4   0.2        1.6
平衡時各物質(zhì)的濃度為：c（SO₂）=0.08mol/L，c（O₂）=0.04mol/L，c（SO₃）=0.32mol/L 代入平衡常數(shù)的計算式得到
平衡常數(shù)K=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

=

0.322

0.082×0.04

=400，
則反應2SO₃?2SO₂+O₂ 在550℃時的平衡常數(shù)K=

1

400

=2.5×10^-3；
從圖象中可以看出，常壓SO₂就可以達到較高的轉化率，壓強的增加引起SO₂轉化率的變化并不明顯，加壓必須增大投資以解決增加設備和提供能量問題，所以工業(yè)上直接采用常壓，平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強變化，平衡常數(shù)不變；
故答案為：2.5×10^-3；常壓下400～500°C，SO₂轉化率已經(jīng)很高了，加壓必須增大投資以解決增加設備和提供能量問題；=；
（4）①當c（Ag⁺）=10^-5mol/L時，c（Cl^-）=10^-7mol/L，所以AgCl的溶度積常數(shù)Ksp=c（Ag⁺）?c（Cl^-）=10^-5mol/L×10^-7mol/L=10^-12（mol/L）²，
故答案為：10^-12；
②開始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺濃度變小了，但Cl^-濃度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-絡合物：AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，所以Ag⁺濃度又變大了，
故答案為：開始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag+濃度變小了，但Cl^-濃度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-絡合物，所以Ag+濃度又變大了．

點評：本題考查了平衡影響因素，平衡計算分析，注意平衡建立和反應條件選擇的方法和依據(jù)及平衡常數(shù)計算應用，沉淀溶解平衡以圖象分析為基礎，題目難度較大．