【題目】工業(yè)上接觸法生產(chǎn)硫酸的主要反應(yīng)為:SO2(g)+ O2(g)SO3(g)。

1)恒溫恒壓下,平衡體系中SO3體積分?jǐn)?shù)與SO2、O2物質(zhì)的量之比的關(guān)系如圖1,b 點(diǎn)n(SO2)/n(O2)=_____________________。

2①該反應(yīng)的催化劑為V2O5,其催化反應(yīng)過(guò)程為:SO2+V2O5SO3+V2O4 K1 O2+V2O4 V2O5 K2。則在相同溫度下2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡常數(shù)K=_________(以含K1、K2的代數(shù)式表示)。

V2O5加快反應(yīng)速率的原因______________________。

3)某實(shí)驗(yàn)從廢釩催化劑(主要成分為V2O5V2O4) 中回收V2O5,其簡(jiǎn)要過(guò)程如下:

(VO2+VO2+可看成是釩相應(yīng)價(jià)態(tài)的簡(jiǎn)單陽(yáng)離子完全水解的產(chǎn)物)

①寫(xiě)出水解生成VO2+的離子方程式____________________________。

②在沉釩時(shí),為使釩元素的沉淀率達(dá)到98%,至少應(yīng)調(diào)節(jié)溶液中的c(NH4+)_________(25,Ksp (NH4VO3) =1.6×10-3,溶液體積變化忽略不計(jì))

4)在保持體系總壓為0.1MPa的條件下進(jìn)行反應(yīng):SO2(g)+ O2(g)SO3(g),原料氣中SO2 O2的濃度之比(k)不同時(shí),SO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度(t) 的關(guān)系如圖2所示:

①圖中k1、k2、k3的由大到小的順序?yàn)?/span>____________,理由是___________________。

②圖2 A 點(diǎn)原料氣成分為n(SO2) n(O2)n(N2)=71182。若反應(yīng)開(kāi)始時(shí)容器體積為V1,A點(diǎn)時(shí)容器體積為V2,V1V2=_________(保留三個(gè)有效數(shù)字)

③近年,有人研發(fā)出用氧氣代替空氣的新工藝,使SO2趨于完全轉(zhuǎn)化。此工藝的優(yōu)點(diǎn)除了能充分利用含硫的原料外,主要還有____________________。

【答案】 2 (K1×K2)2 降低反應(yīng)的活化能,活化分子百分?jǐn)?shù)增大,有效碰撞幾率提高 V5++2H2O=VO2++4H+ 0.8mol/L k1>k2>k3 相同溫度和壓強(qiáng)下,K值越小,氧氣濃度越大,平衡正向移動(dòng),二氧化硫的轉(zhuǎn)化率越高 1.03∶1 無(wú)尾氣排放,不污染環(huán)境

【解析】(1)根據(jù)方程式,當(dāng)n(SO2)/n(O2)=2時(shí),反應(yīng)生成的三氧化硫最多,故答案為:2;

(2)i.SO2+V2O5SO3+V2O4K1ii. O2+V2O4V2O5 K2。根據(jù)蓋斯定律,將2×(i+ii)得:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),則K=(K1×K2)2,故答案為:(K1×K2)2;

V2O5能夠降低反應(yīng)的活化能,活化分子百分?jǐn)?shù)增大,有效碰撞幾率提高,反應(yīng)速率加快,故答案為:降低反應(yīng)的活化能,活化分子百分?jǐn)?shù)增大,有效碰撞幾率提高;

(3)VO2+VO2+V元素的化合價(jià)分別為+5價(jià)和+4價(jià),VO2+VO2+可看成是釩相應(yīng)價(jià)態(tài)的簡(jiǎn)單陽(yáng)離子完全水解的產(chǎn)物,則水解生成VO2+的離子方程式為V5++2H2O=VO2++4H+,故答案為:V5++2H2O=VO2++4H+;

②溶液中c(VO3-)=0.1mol/L為使釩元素的沉淀率達(dá)到98%,則沉淀后c(VO3-)=0.002mol/L,由Ksp(NH4VO3)=1.6×10-3可知c(NH4+)=mol/L=0.8mol/L,故答案為:0.8mol/L

(4)①相同溫度和壓強(qiáng)下,K越小,氧氣濃度越大,平衡正向移動(dòng),則二氧化硫的轉(zhuǎn)化率越大,則k1k2k3,故答案為:k1k2k3;相同溫度和壓強(qiáng)下,K值減小,氧氣濃度越大,平衡正向移動(dòng),二氧化硫轉(zhuǎn)化率越高;

2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)

起始(mol) 7 11 82

反應(yīng)(mol)7×88% 3.5×88% 7×88%

平衡(mol)7×12% 11-3.5×88% 82+7×88%

壓強(qiáng)相同時(shí),氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比==,故答案為: ;

③用氧氣代替空氣,二氧化硫幾乎完全轉(zhuǎn)化,則無(wú)尾氣排放,故答案為:無(wú)尾氣排放,不污染環(huán)境。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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B

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(1)請(qǐng)用雙線(xiàn)橋法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目____________________________________。

(2)As2O3在上述反應(yīng)中顯示出來(lái)的性質(zhì)是____________(填序號(hào))。

A.氧化性 B.還原性 C.酸性 D.堿性

(3)該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是__________,還原產(chǎn)物是________。

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元素代號(hào)

X

Y

Z

W

原子半徑/pm

66

70

143

160

主要化合價(jià)

-2

+5、+3、-3

+3

+2

A. X、Y、Z、W的離子半徑由大到小的順序?yàn)?/span>X>Y>W>Z

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