Question

硫酸用途十分廣泛，工業(yè)上合成硫酸時，將SO₂轉化為催化氧化是一個關鍵步驟．請回答下列問題：
（1）該反應在恒溫恒容密閉容器中進行，判斷其達到平衡狀態(tài)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）某溫度下，2SO₂（g）+O₂（g） 

催化劑

△

2SO₃（g）△H=-196kJ?mol^-1．在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，半分鐘后達到平衡，測得容器中含SO₃為0.18mol，則v（O₂）=

 

mol?L^-1?min^-1，放出的熱量為

 

 kJ．
（3）一定溫度時，SO₂的平衡轉化率（α）與體系總壓強（p）的關系如圖所示．試分析工業(yè)生產中采用常壓的原因是

 

．
（4）將一定量的SO₂和0.7mol O₂放入一定體積的密閉容器中，在550℃和催化劑作用下發(fā)生反應．反應達到平衡后，將容器中的混合氣體通過過量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）．則該反應達到平衡時SO₂的轉化率是多少？（要寫出計算過程，計算結果保留一位小數．）

Answer 1

考點：化學平衡狀態(tài)的判斷,反應速率的定量表示方法,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）化學反應達到化學平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進行判斷，得出正確結論；（2）根據v=

△n V

t

進行計算；
（3）根據圖象進行結合經濟效益進行分析；
（4））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，根據剩余氧氣的量計算參加反應的氧氣的量，根據參加反應的氧氣的量計算參加反應的二氧化硫、三氧化硫的量，二氧化硫和三氧化硫混合氣體體積減去三氧化硫的量就是未參加反應的二氧化硫的量，再根據轉化率公式計算．

解答： 解：（1）2SO₂（g）+O₂（g） 

催化劑

△

2SO₃（g），
a．平衡時各物質的濃度大小關系取決于物質的起始物質的量和轉化率，故SO₂和SO₃濃度相等不能作為判斷是否達到平衡狀態(tài)的依據，故a錯誤；
b．SO₂百分含量保持不變，說明二氧化硫的濃度不變，故可作為判斷是否達到平衡狀態(tài)的依據，故b準確；
c．應前后氣體的體積不等，故容器中氣體的壓強不變可作為判斷是否達到化學平衡狀態(tài)的依據，故C正確；  
d．SO₃的生成速率是正反應速率，SO₂的消耗速率也是正反應速率，故不能作為判斷是否達到平衡狀態(tài)的依據，故d錯誤，
故答案為：bc；
（2）△n（O₂）=△n（SO₃）=0.5×0.18=0.09mol，v（O₂）=

△n(O2) V

t

=

0.09 5

0.5

=0.036mol?L^-1?min^-1，
Q=196kJ?mol^-1×0.09mol=17.64kJ，
故答案為：0.036；17.64；
（3）由圖可知：在常壓下該反應轉化率已達95%，若再加壓，轉化率提高很少，但對設備要求高，同時要消耗大量的能源，不經濟，
故答案為：在常壓下該反應轉化率已很高，若再加壓，對設備要求高，同時要消耗大量的能源，不經濟；
（4）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%，
答：該反應達到平衡時SO₂的轉化率是94.7%．

點評：本題考查平衡狀態(tài)的判斷、影響化學平衡的因素、轉化率的計算等知識點，難度中等．