Question

（1）二氧化硫的催化氧化的過程如圖1所示，

其中a、c二步的化學方程式可表示為：SO₂+V₂O₅?SO₃+V₂O₄
4VOSO₄+O₂?2V₂O₅+4SO₃．
該反應的催化劑是

 

（寫化學式）
（2）550℃時，SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與體系總壓強（p）的關(guān)系如圖2所示．將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于5L密閉容器中，反應達平衡后，體系總壓強為0.10M Pa．試計算反應2SO₃?2SO₂+O₂ 在550℃時的平衡常數(shù)K=

 

．
（3）550℃時，將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于5L密閉容器中，反應達平衡后，下列措施中能使

n(SO3)

n(SO2)

增大的是

 

A．升高溫度      B．充入He（g），使體系總壓強增大
C．再充入2mol SO₂和1mol O₂       D．再充入1mol SO₂和1mol O₂
（4）維持溫度不變條件下使之發(fā)生如下反應：2SO₂+O₂?2SO₃，有兩只密閉容器A和B．A容器有一個可以移動的活塞能使容器內(nèi)保持恒壓，B容器能保持恒容．起始時向這兩個容器中分別充入等物質(zhì)的量的體積比為2：1的SO₂和O₂的混合氣體，并使A和B容積相等（如圖3所示）．
試填寫下列空格：
A容器達到平衡時所需的時間比B容器

 

（填：“短”或“長”）；平衡時A容器中SO₂的轉(zhuǎn)化率比B容器

 

（填：“大”或“小”）；達到所述平衡后，若向兩容器中通入等物質(zhì)的量的原反應氣體，達到平衡時，A容器的混合氣體中SO₃的體積分數(shù)

 

（填“增大”、“減小”或“不變”，下同）；B容器的混合氣體中SO₃的體積分數(shù)

 

．

Answer 1

考點：化學平衡常數(shù)的含義,化學平衡的影響因素,化學平衡的調(diào)控作用

專題：化學平衡專題

分析：（1）二步的化學方程式可表示為：SO₂+V₂O₅?SO₃+V₂O₄，4VOSO₄+O₂?2V₂O₅+4SO₃，過程分析可知催化劑室改變反應速率參與反應過程，但化學性質(zhì)和質(zhì)量不變；
（2）根據(jù)化學平衡計算的三段式進行計算，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，依據(jù)平衡常數(shù)概念計算；
（3）依據(jù)條件改變和化學平衡移動方向分析判斷選項；
（4）根據(jù)化學反應速率越快，到達平衡的時間越短；利用等效平衡來判斷平衡移動來解答；根據(jù)容器中的壓強對化學平衡的影響；根據(jù)濃度對化學平衡的影響，求出平衡移動后SO₃的體積分數(shù)

解答： 解：（1）依據(jù)圖1中的轉(zhuǎn)化關(guān)系和化學方程式分析，V₂O₅參與反應先做氧化劑把二氧化硫氧化為三氧化硫，本身被還原為圖中產(chǎn)物V₂O₄；根據(jù)氧化還原反應的實質(zhì)寫出并配平a步化學方程式SO₂+V₂O₅?SO₃+V₂O₄；C是VOSO₄轉(zhuǎn)化為SO₃，此過程需要重新生成催化劑V₂O₅，故答案為：V₂O₅；
（2）體系總壓強為0.10M Pa，此時二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為80%
               2SO₂+O₂

催化劑 .

△

2SO₃
起始量（mol）  2      1          0
變化量 （mol）2×0.8  0.8    2×0.8
平衡量 （mol） 0.4   0.2        1.6
平衡時各物質(zhì)的濃度為：[SO₂]=0.08mol/L，[O₂]=0.04mol/L，[SO₃]=0.32mol/L 代入平衡常數(shù)的計算式得到
平衡常數(shù)K=

c2(SO3)

c2(SO2)c(O2)

=

0.322

0.082×0.04

=400 L?mol^-1，
則反應2SO₃?2SO₂+O₂ 在550℃時的平衡常數(shù)K=

1

400

=2.5×10^-3 ；
故答案為：2.5×10^-3；
（3）2SO₂+O₂

催化劑 .

△

2SO₃，反應是氣體體積減小的放熱反應，依據(jù)平衡移動原理分析；
A．升高溫度，平衡逆向進行，

n(SO3)

n(SO2)

比值減小，故A不符合；      
B．充入He（g），使體系總壓強增大，分壓不變，平衡不動，

n(SO3)

n(SO2)

比值不變，故B不符合；
C．再充入2mol SO₂和1mol O₂，相當于增大壓強平衡正向進行，

n(SO3)

n(SO2)

比值增大，故C符合；
 D．再充入1mol SO₂和1mol O₂，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，

n(SO3)

n(SO2)

比值增大，故D符合；
故答案為：故CD；
（4）因A容器保持恒壓，反應過程中體積變小，濃度增大，根據(jù)濃度越大，化學反應速率越快，到達平衡的時間越短，所以達到平衡所需時間A比B短，若A容器保持恒容，兩容器建立的平衡等效，而實際上A容器體積減少，壓強增大，平衡向正反應方向移動，所以A中SO₂的轉(zhuǎn)化率比B大；平衡后，向兩容器中通入等量的原反應氣體，達到平衡后，A中建立的平衡與原平衡等效，所以SO₃的體積分數(shù)不變，B容器中建立的平衡相當于在原平衡的基礎上增大壓強，平衡正向移動，B容器中SO₃的體積分數(shù)增大；
故答案為：短；大； 不變；增大．

點評：本題考查化學平衡的影響因素，催化劑作用分析，平衡常數(shù)計算應用，題目難度不大，注意計較兩容器的不同狀態(tài)，從壓強對平衡移動的影響角度分析．