Question

【題目】硫酸是重要的化工原料，生產過程中SO2催化氧化生成SO3的化學反應為：

2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。

（1）實驗測得SO2反應生成SO3的轉化率與溫度、壓強有關，請根據下表信息，結合工業生產實際，選擇最合適的生產條件是________。

SO2 壓強 轉化率 溫度	1個大氣壓	5個大氣壓	10個大氣壓	15個大氣壓
400℃	0.9961	0.9972	0.9984	0.9988
500℃	0.9675	0.9767	0.9852	0.9894
600℃	0.8520	0.8897	0.9276	0.9468

（2）反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)達到平衡后，改變下列條件，能使SO2(g)平衡濃度比原來減小的是________（填字母）。

A．保持溫度和容器體積不變，充入1molO2(g)

B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO3(g)

C．降低溫度

D．在其他條件不變時，減小容器的容積

（3）某溫度下，SO2的平衡轉化率（α）與體系總壓強（P）的關系如圖所示。2.0 molSO2和1.0mol O2置于10L密閉容器中，反應達平衡后，體系總壓強為0.10 MPa。平衡狀態由A變到B時，平衡常數K(A)_____K(B)（填“>”、“<”或“=”）, B點的化學平衡常數是______。

（4）在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20mol SO2和0.10molO2, t1時刻達到平衡，測得容器中含SO30.18mol。

① tl 時刻達到平衡后，改變一個條件使化學反應速率發生如圖所示的變化，則改變的條件是________。

A．體積不變，向容器中通入少量O2

B．體積不變，向容器中通入少量SO2

C．縮小容器體積

D．升高溫度

E．體積不變，向容器中通入少量氮氣

② 若繼續通入0.20mol SO2和0.10molO2，則平衡________移動（填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”) ，再次達到平衡后，______mol3)<______mol。

Answer 1

【答案】 1個大氣壓和400℃ A、C = 800 C 正向 0.36 0.4

【解析】(1）因為SO2與O2的反應是放熱反應，所以選擇的溫度為400℃，而1個標準大氣壓時SO2的轉化率已經很大，再增大壓強，SO2的轉化率提高不大，但會增加生產成本，所以選擇1個標準大氣壓；

(2）A．保持溫度和容器體積不變，O2的濃度增大，平衡正向移動，SO2的濃度減小，所以A正確；B．保持溫度和容器內壓強不變，充入2mol SO3 (g）相當于充入2.0molSO2和5.0molO2，新的平衡與原平衡等效，SO2的濃度不變，所以B錯誤；C．降低溫度，平衡向放熱的方向移動，而正反應為放熱，所以平衡正向移動，SO2的濃度減小，所以C正確；D．在其他條件不變時，減小容器的容積，SO2的濃度瞬間增大，之后平衡向氣體體積減少的方向移動，即向正反應方向移動，SO2的濃度減小，再次到達平衡時SO2的濃度仍比原來大，所以D錯誤；故答案為AC。

(3）平衡常數只受溫度的影響，溫度不變，則壓強改變，平衡狀態由A變到B時，則K(A）=K(B），
由圖象知，體系總壓強為0.10MPa時SO2的平衡轉化率為0.8，則二氧化硫轉化物質的量=2.0mol×0.8=1.6mol，
2SO2(g）+O2(g）2SO3(g）
起始：2.0mol1.0mol0
轉化：1.6mol0.8mol 1.6mol
平衡：0.4mol0.2mol 1.6mol
則平衡時：c(SO2）=0.04mol/L，c(O2）=0.02mol/L，c(SO3）=0.16mol/L，
K(A）=K(B）==800；
(4）①t1時刻達到平衡后，改變一個條件使化學反應速度發生如圖所示的變化分析可知，改變條件正逆反應速率都增大，且正反應速率大于逆反應速率；A．體積不變，向容器中通入少量O2 ，此時刻正反應速率增大，逆反應速率不變，隨反應進行正反應速率減小，逆反應速率增大，最后達到新的平衡狀態，圖象中逆反應速率變化不符合，故A錯誤；B．體積不變，向容器中通入少量SO2，此時刻正反應速率增大，逆反應速率不變，隨反應進行正反應速率減小，逆反應速率增大，最后達到新的平衡狀態，圖象中逆反應速率變化不符合，故B錯誤；C．縮小容器體積，壓強增大，正逆反應速率增大，正反應是氣體體積減小的反應，所以平衡正向進行，圖象變化符合要求，故C正確；D．正反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向進行，正逆反應速率都增大，逆反應速率大于正反應速率，故D錯誤；E．體積不變，向容器中通入少量氮氣，總壓增大，各氣體分壓不變，平衡不變，故E錯誤；故選C；
②當生成0.18molSO3時，參加反應的氧氣的物質的量為x，
2SO2(g）+O2(g）2SO3(g）
1 2
x 0.18mol
x==0.09mol，
繼續通入0.20mol SO2和0.10mol O2，容器內壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應方向移動；
用極限法求出n(SO3）的范圍，
假設平衡不移動，此時n(SO3）=0.18×2=0.36mol，
假設0.40molSO2完全生成SO3，根據反應方程式2SO2(g）+O2(g）2SO3(g）可知，n(SO3）=0.4mol，
所以再次達到平衡時，0.36mol＜n(SO3）＜0.40mol。