(9分)工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸,其中重要的一步是催化氧化(生產(chǎn)中保持恒溫恒容條件):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-196.6 kJ·mol1
(1)生產(chǎn)中為提高反應速率和SO2的轉化率,下列措施可行的是            。
A.向裝置中充入O2             B.升高溫度
C.向裝置中充入N2             D.向裝置中充入過量的SO2
(2)恒溫恒壓,通入3mol SO2和2mol O2 及固體催化劑,平衡時容器內氣體體積為起始時的90%。保持同一反應溫度,在相同容器中,將起始物質的量改為 5mol SO2(g)、3.5 mol O2(g)、1mol SO3(g),下列說法正確的是         
A.第一次平衡時反應放出的熱量為294.9kJ 
B.兩次平衡SO2的轉化率相等
C.兩次平衡時的O2體積分數(shù)相等          
D.第二次平衡時SO3的體積分數(shù)等于2/9
(3)500 ℃時將10 mol SO2和5.0 mol O2置于體積為1L的恒容密閉容器中,SO2轉化為SO3的平衡轉化率為0.95。則500℃時的平衡常數(shù)K=          。
(4)550 ℃,A、B表示不同壓強下的平衡轉化率(如圖),通常工業(yè)生產(chǎn)中采用常壓的原因是          
并比較不同壓強下的平衡常數(shù):K(0.10 MPa)    K(1.0 MPa)。

(1)A(2分)    (2)CD(2分)    (3)1.444x103(2分)   常壓下400~500°C,SO2轉化率已經(jīng)很高了,加壓必須增大投資以解決增加設備和提供能量問題(2分)    =(1分)

解析試題分析:(1)充入氧氣,則增大氧氣的濃度,所以既能增大反應速率,也能提高SO2的轉化率,A正確;正反應是放熱反應,升高溫度平衡向逆反應方向移動,轉化率降低,B不正確;向裝置中充入N2,壓強增大,但濃度不變,平衡不移動,C不正確;向裝置中充入過量的SO2,反應速率增大,但SO2的轉化率降低,D不正確,答案選A。
(2)設第一次平衡時生成SO3是x,則消耗SO2和氧氣的物質的量分別是x和0.5x,因此剩余SO2和氧氣的物質的量分別是(3mol-x)、(2mol-0.5x)。所以有,解得x=1mol。因此放出的熱量是196.6 kJ·mol1×0.5mol=98.3kJ,A不正確;SO3的體積分數(shù)是。根據(jù)方程式可知,5mol SO2(g)、3.5 mol O2(g)、1mol SO3(g)相當于是6mol SO2(g)、4 mol O2(g)。由于是保持恒溫恒壓的,因此平衡是等效的,所以平衡時SO3的物質的量是2mol,即反應中消耗1molSO2,因此選項B不正確,C和D都是正確的,答案選CD。
(3)                2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始濃度(mol/L)    10      5        0
轉化濃度(mol/L)     9.5     4.75      9.5
平衡濃度(mol/L)     0.5     0.25      9.5
所以該穩(wěn)定性平衡常數(shù)K=
(4)根據(jù)圖像可知,由于常壓下400~500°C,SO2轉化率已經(jīng)很高了,加壓轉化率提高的幅度不大,但加壓必須增大投資以解決增加設備和提供能量問題,顯然是互經(jīng)濟的。平衡常數(shù)只與溫度有關系,所以改變壓強,平衡常數(shù)是不變的。
考點:考查外界條件對平衡狀態(tài)的影響、可逆反應的有關計算、平衡常數(shù)的有關計算和判斷等
點評:該題的難點在于等效平衡的判斷上。所謂等效平衡是指外界條件相同時,同一可逆反應只要起始濃度相當,無論經(jīng)過何種途徑,都可以達到相同的平衡狀態(tài)。等效平衡的判斷及處理一般步驟是:進行等效轉化——邊倒法,即按照反應方程式的計量數(shù)之比轉化到同一邊的量,與題干所給起始投料情況比較。等效平衡一般有三種類型:I類:恒溫恒容下對于反應前后氣體體積發(fā)生變化的反應來說(即△n≠0的體系):等效轉化后,對應各物質起始投料的物質的量與原平衡起始態(tài)相同。II類:恒溫恒容下對于反應前后氣體體積沒有變化的反應來說(即△n=0的體系):等效轉化后,只要反應物(或生成物)的物質的量的比例與原平衡起始態(tài)相同,兩平衡等效。III類:恒溫恒壓下對于氣體體系等效轉化后,要反應物(或生成物)的物質的量的比例與原平衡起始態(tài)相同,兩平衡等效。解答該類型試題的關鍵是分清類別,用相應的方法求解即可。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源:2014屆四川省高二“零診”考試化學試卷(解析版) 題型:填空題

(9分)工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸,其中重要的一步是催化氧化(生產(chǎn)中保持恒溫恒容條件):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)  △H=-196.6 kJ·mol1

(1)生產(chǎn)中為提高反應速率和SO2的轉化率,下列措施可行的是             。

A.向裝置中充入O2              B.升高溫度

C.向裝置中充入N2              D.向裝置中充入過量的SO2

(2)恒溫恒壓,通入3mol SO2 和2mol O2 及固體催化劑,平衡時容器內氣體體積為起始時的90%。保持同一反應溫度,在相同容器中,將起始物質的量改為 5mol SO2(g)、3.5 mol O2(g)、1mol SO3(g),下列說法正確的是         

A.第一次平衡時反應放出的熱量為294.9kJ 

B.兩次平衡SO2的轉化率相等

C.兩次平衡時的O2體積分數(shù)相等          

D.第二次平衡時SO3的體積分數(shù)等于2/9

 (3)500 ℃時將10 mol SO2和5.0 mol O2置于體積為1L的恒容密閉容器中,SO2轉化為SO3的平衡轉化率為0.95。則500℃時的平衡常數(shù)K=           。

(4)550 ℃,A、B表示不同壓強下的平衡轉化率(如圖),通常工業(yè)生產(chǎn)中采用常壓的原因是           ,

并比較不同壓強下的平衡常數(shù):K(0.10 MPa)     K(1.0 MPa)。

 

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科目:高中化學 來源:浙江省模擬題 題型:填空題

工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸,其中重要的一步是催化氧化(生產(chǎn)中保持恒溫恒容條件):2SO2(g)+O(g)2SO3(g)  △H=-196.6 kJ·mol-1
⑴生產(chǎn)中為提高反應速率和SO2的轉化率,下列措施可行的是_______(填字母,下同)。
A.向裝置中充入N         
B.向裝置中充入過量的SO2
C.向裝置中充入O2          
D.升高溫度
⑵若在一定溫度下,向一個容積可變的恒壓容器中,通入3mol SO2 和2mol O及固體催化劑,發(fā)生上述反應,平衡時容器內氣體體積為起始時的90%。保持同一反應溫度,在相同容器中,將起始物質的量改為 5mol SO2(g)、3.5 mol O2(g)、1mol SO3(g) ,下列說法正確的是___________
A.第一次平衡時反應放出的熱量為294.9kJ  
B.兩次平衡SO2的轉化率相等
C.兩次平衡時的O2體積分數(shù)相等           
D.第二次平衡時SO3的體積分數(shù)等于2/9
⑶生產(chǎn)中在550 ℃時,將2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于 5 L密閉容器中,SO2轉化為SO3的平衡轉化率(α)與體系總壓強(p)的關系如圖所示。反應達平衡后,體系總壓強為
0.10 M Pa。試計算反應 2SO32SO2+O在550 ℃時的平衡常數(shù)K=_________。 A、B表示不同壓強下的平衡轉化率,通常工業(yè)生產(chǎn)中采用常壓的原因是:__________________,并比較不同壓強下的平衡常數(shù):K(0.10 MPa) _________K(1.0 MPa)(填 “<”或“>”或“=”)。
⑷沉淀物并非絕對不溶,且在水及各種不同的溶液中溶解度有所不同,同離子效應、絡合物的形成等都會使沉淀物的溶解度有所改變。已知AgCl + Cl- =[AgCl2]-,下圖是某溫度下AgCl在NaCl溶液中的溶解情況。由以上信息可知:
①由圖知該溫度下AgCl的溶度積常數(shù)為__________________________。
②AgCl在NaCl溶液中的溶解出現(xiàn)如圖所示情況(先變小后變大)的原因是:__________________________                         

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科目:高中化學 來源: 題型:

(9分)

       工業(yè)上以黃鐵礦(主要成分FeS2)為原料生產(chǎn)硫酸,其中重要的一步是催化氧化:

    

       (1)生產(chǎn)中為提高反應速率和SO2的轉化率,可采取的措施是       (填字母)。

A.向裝置中充入N2               B.向裝置中充入過量的Q2

C.使用高效催化劑         D.降低反應的溫度

       (2)在一密閉容器中充入amolSO2和一定量O2,當放出393.2kJ熱量時,a的數(shù)值為    。

A. 4         B.<4         C.>4         D.無法判斷

       (3)判斷在固定容積的密閉容器中達到平衡的標志是         

      ①氣體的密度不再變化           ②SO3的濃度不再變化   

       ③氣體的壓強不再變化       ④反應混合物的物質的量不再變化

       ⑤SO2的轉化率不再變化  ⑥氣體的溫度不再變化

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科目:高中化學 來源: 題型:

工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸,其中重要的一步是催化氧化(生產(chǎn)中保持恒溫恒容條件):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)  △H=-196.6 kJ·mol1

(1)生產(chǎn)中為提高反應速率和SO2的轉化率,下列措施可行的是             。

A.向裝置中充入O2              B.升高溫度

C.向裝置中充入N2              D.向裝置中充入過量的SO2

(2)恒溫恒壓,通入3mol SO2 和2mol O2 及固體催化劑,平衡時容器內氣體體積為起始時的90%。保持同一反應溫度,在相同容器中,將起始物質的量改為 5mol SO2(g)、3.5 mol O2(g)、1mol SO3(g),下列說法正確的是         

A.第一次平衡時反應放出的熱量為294.9kJ 

B.兩次平衡SO2的轉化率相等      C.兩次平衡時的O2體積分數(shù)相等          

D.第二次平衡時SO3的體積分數(shù)等于2/9

(3)500 ℃時將10 mol SO2和5.0 mol O2置于體積為1L的恒容密閉容器中,SO2轉化為SO3的平衡轉化率為0.95。則500℃時的平衡常數(shù)K=           。

(4)550 ℃,A、B表示不同壓強下的平衡轉化率(如圖),

通常工業(yè)生產(chǎn)中采用常壓的原因是                    ,

并比較不同壓強下的平衡常數(shù):K(0.10 MPa)     K(1.0 MPa)。

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