Question

10．SO₂的催化氧化是工業(yè)制取硫酸的關(guān)鍵步驟之一，該反應在容積固定的合成塔內(nèi)進行：2SO₂+O₂$?_{△}^{催化劑}$2SO₃，△H＜0．
請回答下列問題：
（1）判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志是bc（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
（2）當該反應處于平衡狀態(tài)時，在體積不變的條件下，下列措施中有利于提高SO₂平衡轉(zhuǎn)化率的是bd．（填字母）
a．向裝置中再充入N₂　　　　　　　　b．向裝置中再充入O₂
c．改變反應的催化劑　　　　　　　   d．降低溫度
（3）將0.050mol SO₂ （g）和0.030mol O₂（g）放入容積為1L的密閉容器中，在一定條件下達到平衡，測得c（SO₃）=0.040mol•L^-1．計算該條件下反應的平衡常數(shù)K和SO₂的轉(zhuǎn)化率（不必寫出計算過程）．
①平衡常數(shù)K=1.6×10³；
②平衡時，SO₂的轉(zhuǎn)化率α（SO₂）=80%．

Answer 1

分析 （1）反應達到平衡狀態(tài)的標志是正逆反應速率相同個組分含量保持不變，據(jù)此分析選項；
（2）當該反應處于平衡狀態(tài)時，在體積不變的條件下，提高SO₂平衡轉(zhuǎn)化率，平衡正向進行；
（3）依據(jù)化學平衡三段式列式計算；
①平衡常數(shù)用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積得到；
②轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%．

解答 解：（1）a．SO₂和SO₃濃度相等，不能怎么正逆反應速率相同，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；     
b．SO₂百分含量保持不變是平衡標志，故b正確；
c．反應前后氣體體積分數(shù)變化，容器中氣體的壓強不變說明反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；   
d．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等是你反應正向進行，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故d錯誤；
故答案為：bc；
（2）當該反應處于平衡狀態(tài)時，在體積不變的條件下，提高SO₂平衡轉(zhuǎn)化率，平衡正向進行；
a．向裝置中再充入N₂，恒容恒溫容器中總壓增大分壓不變，平衡不變，故a錯誤；          
b．兩種反應物增加一種會提高另一種的轉(zhuǎn)化率，向裝置中再充入O₂，會提高二氧化硫轉(zhuǎn)化率，故b正確；
c．改變反應的催化劑，改變反應速率不改變化學平衡，故c錯誤；              
d．反應是放熱反應，降低溫度平衡正向進行，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，故d正確；
故答案為：bd；   
（3）將0.050mol SO₂（g）和0.030mol O₂（g）放入容積為1L的密閉容器中，在一定條件下達到平衡，測得c（SO₃）=0.040mol/L．
                2SO₂ +O₂ ?2SO₃，
起始量（mol）  0.05   0.03      0
變化量（mol）  0.04    0.02   0.04
平衡量（mol）  0.01    0.01   0.04
①平衡常數(shù)K=$\frac{0.0{4}^{2}}{0.0{1}^{2}×0.01}$=1.6×10³，故答案為：1.6×10³；   
②平衡時，SO₂的轉(zhuǎn)化率α（SO₂）=$\frac{0.04mol}{0.05mol}$×100%=80%，故答案為：80%．

點評 本題考查了化學平衡狀態(tài)的分析判斷，平衡移動原理理解應用，化學平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率計算，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．