Question

在一定條件下，在一容積可變的密閉容器中，將SO₂和O₂混合發生反應：
2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)  ΔH＝－92.3KJ/mol，反應過程中，SO₂、O₂、SO₃的物質的量(mol)的變化如下表（0～4min時，容器氣體壓強為0.1MPa）：

時間min	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
n(SO2)	2.00	1.92	1.84	1.76	1.76	1.64	1.52	1.40	1.40	1.40
n(O2)	1.00	0.96	0.92	0.88	0.88	0.82	0.76	0.70	0.70	0.70
n(SO3)	0	0.08	0.16	0.24	0.24	0.36	0.48	0.60	0.60	0.60

 
回答下列問題：
（1）___________________________時段，反應處于平衡狀態。
（2）第5min時，從同時提高速率和轉化率兩個方面分析，改變的外界條件是_____________；平衡向____________方向移動。（填“正”、“逆”或“不”）
（3）其他條件相同、催化劑不同時，SO₂的轉化率隨反應溫度的變化如圖a。，Fe₂O₃和NiO作催化劑均能使S0₂的轉化率達到最高，不考慮價格因素，選擇Fe₂O₃的 主要優點是_____________。

（4）科研小組在380⁰C Fe₂O₃作催化劑時，研究了不同投料比n(O₂):n(SO₂)對S0₂轉化率的影響，結果如圖b。請在答題卡坐標圖中畫出n(O₂):n(SO₂)=1:2時，SO₂轉化率的預期變化曲線。

Answer 1

（1）3～4min(2分)    7～9min(2分)（2）增大壓強(2分)；正(2分)   
（3）Cr₂O₃  (2分) Fe₂O₃作催化劑時，在相對較低溫度可獲得較高SO₂的轉化率。（2分）
（4）（3分）（標注1分，轉折點1分，平臺1分）

解析試題分析：（1）由表格中的數據分析知，3～4min和7～9min時SO₂、O₂、SO₃的物質的量保持不變，為化學平衡狀態；（2）從表中數據分析，第5min時，SO₂和O₂的物質的量減小，SO₃的物質的量增大，說明平衡向正向移動，該反應為放熱反應，改變的條件可能為增大壓強或降低溫度，而降溫反應速率變慢，從同時提高速率和轉化率兩個方面分析，改變的外界條件只能是增大壓強；（3）由圖像可知，當其他條件相同時，260⁰C以Cr₂O₃作催化劑，SO₂的轉化率最大，反應速率最快；對比分別以Fe₂O₃和NiO作催化劑的圖像知，以Fe₂O₃作催化劑時，能在較低的溫度下使SO₂達到較高的轉化率，因此選擇Fe₂O₃；（4）分析圖像b知，當SO₂的物質的量相同時，O2的物質的量越大，達平衡的時間越短，反應速率越快，SO₂的平衡轉化率越大，以此可畫出n(O₂):n(SO₂)=1:2時SO₂轉化率的預期變化曲線。
考點：考查化學平衡及平衡圖像。