Question

（2011?鎮江一模）工業上生產硫酸時，利用催化氧化將SO₂轉化為SO₃是一個關鍵步驟．
（1）某溫度下，SO₃（g）?SO₂（g）+

1

2

O₂（g）；△H=+98kJ?mol^-1．開始時在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0molO₂（g），當反應達到平衡時共放出熱量196kJ，該溫度下平衡常數K=

0.3

．
（2）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2molSO₂和1molO₂，發生下列反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）達到平衡后改變下述條件，SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大的是

A、C、F

．
A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂
D．保持溫度和容器內壓強不變，充入1mol SO₃
E．升高溫度
F．移動活塞壓縮氣體
（3）某人設想以如圖所示裝置用電化學原理生產硫酸，寫出通入SO₂的電極的電極反應式

SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺

．

（4）若通入H₂O的速率為13.4mL?min^-1，為穩定持續生產，硫酸溶液的濃度應維持不變，則左側SO₂的流入速率（標準狀況）應為

2.59

L?min^-1．

Answer 1

分析：（1）利用三段式法計算平衡濃度，根據平衡常數表達式計算；
（2）根據平衡移動的方向判斷；
（3）原電池負極發生氧化反應，SO₂被氧化生成SO₄^2-；
（4）電池的總反應式為：2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄，根據方程式計算，注意硫酸的濃度不變．

解答：解：（1）由SO₃（g）SO₂（g）+

1

2

O₂（g）；△H=+98kJ?mol^-1可知：SO₂（g）+

1

2

O₂（g）SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1，
在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0molO₂（g），當反應達到平衡時共放出熱量196kJ，則消耗SO₂2mol，
      SO₃（g） SO₂（g）+

1

2

O₂（g）
起始  0                 4.0mol    10.0mol  
轉化：2mol              2.0mol    1.0mol           
平衡：2.0mol            2.0mol    9.0mol           
則平衡時：c（SO₂）=0.02mol/L，c（O₂）=0.09mol/L，c（SO₃）=0.02mol/L，
所以k=

c(SO2)× c(O2)

c(SO3)

=

0.02× 0.09

0.02

=0.3，
故答案為：0.3；
（2）A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃，平衡向逆反應分析移動，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，故A正確；
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂，對平衡移動沒有影響，各物質的濃度不變，故B錯誤；
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂，平衡向正反應方向移動，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，故C正確；
D．保持溫度和容器內壓強不變，充入1mol SO₃，處于等效平衡狀態，濃度不變，故D錯誤；
E．升高溫度，平衡向逆反應分析移動，SO₃的濃度減小，故E錯誤；
F．移動活塞壓縮氣體，體積減小，各物質的濃度都增大，故F正確．
故答案為：A、C、F；
（3）原電池負極發生氧化反應，SO₂被氧化生成SO₄^2-，負極電極反應式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；    
（4）電池的總反應式為：2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄，1min內n（H₂O）=

13.4g

18g/mol

=0.744mol，
設1min內通入xmolSO₂，
則有：

98x

98x+(0.744-x)×18

=0.5
x=0.116（mol），
V（SO₂）=0.116mol×22.4L/mol=2.59L，
故答案為：2.59L?min^-1．

點評：本題考查較為綜合，涉及化學平衡和電化學知識，題目難度中等，本題易錯點為（4），注意根據濃度不變結合反應的化學方程式計算．