Question

3．工業(yè)制硫酸過程中，SO₂的催化氧化是主要反應(yīng)之一．為了研究外界條件對該反應(yīng)的影響，將0.050mol SO₂（g）和0.030mol O₂（g）放入容積為1L的密閉容器中，反應(yīng)：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，在一定條件下達(dá)到平衡，測得c（SO₃）=0.040mol/L．
（每空4分，共20分）
（1）判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)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(qiáng)不變  D．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等  E．容器中混合氣體的密度保持不變
（2）當(dāng)該反應(yīng)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)化率的有BC．（填字母）
A．升高溫度  B．降低溫度  C．增大壓強(qiáng)  D．減小壓強(qiáng)  E．加入催化劑  G．移出氧氣
（3）計算該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.6×10³．SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為80%．
（4）SO₂尾氣用飽和Na₂SO₃溶液吸收可得到更要的化工原料，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO₂+H₂O+Na₂SO₃=2NaHSO₃．

Answer 1

分析 （1）平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各成分含量保持不變；
（2）從外界條件溫度、濃度、壓強(qiáng)對平衡移動的影響分析；
（3）利用三段式，計算出平衡時各物質(zhì)的濃度，可計算平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率；
（4）二氧化硫和亞硫酸鈉反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉．

解答 解：（1）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反應(yīng)是氣體體積變小的放熱反應(yīng)，
A．二氧化硫和三氧化硫起始量和變化量有關(guān)，SO₂和SO₃ 濃度相等，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯誤；  
B．因?yàn)榉磻?yīng)前后總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量在變，所以容器中混合氣體的平均分子量保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．反應(yīng)前后壓強(qiáng)不同，容器中氣體的壓強(qiáng)不變，說明反應(yīng)達(dá)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，說明平衡正向進(jìn)行，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
E、容器體積不變，氣體質(zhì)量守恒，所以氣體密度始終不變，密度不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故E錯誤；
故答案為：BC；
（2）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反應(yīng)是氣體體積變小的放熱反應(yīng)，
反應(yīng)放熱，為提高SO₂平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動，可降低溫度，正反應(yīng)氣體體積變小，從壓強(qiáng)的角度考慮，加壓平衡正向移動，催化劑不影響平衡移動，移出氧氣，平衡向逆反應(yīng)方向移動，不利于提高SO₂平衡轉(zhuǎn)化率，
故答案為：BC；
（3）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始（mol/L）：0.050      0.030         0   
轉(zhuǎn)化（mol/L）：0.040       0.020        0.040
平衡（mol/L）：0.010       0.010        0.040
K=$\frac{[S{O}_{3}]^{2}}{[S{O}_{2}]^{2}•[{O}_{2}]}$=$\frac{0.04{0}^{2}}{0.01{0}^{2}×0.010}$=1.6×10³，
α（SO₂）=$\frac{0.040}{0.050}×100%$=80%，
故答案為：1.6×10³；80%；
（4）二氧化硫和亞硫酸鈉反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO₂+H₂O+Na₂SO₃=2NaHSO₃，故答案為：SO₂+H₂O+Na₂SO₃=2NaHSO₃．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)、平衡轉(zhuǎn)化率、影響化學(xué)平衡的外界條件綜合應(yīng)用及知識遷移能力等考點(diǎn)，題目難度中等，注意平衡常數(shù)在計算中的應(yīng)用．