Question

硫酸生產(chǎn)中，接觸室內(nèi)的反應(yīng)為：
2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑  .

△

2SO₃（g）△H=-Q kJ?mol^-1．
（1）600℃時(shí)，在一個(gè)體積為1L且恒容的密閉容器中，將二氧化硫和氧氣混合發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中SO₂、O₂、SO₃物質(zhì)的量的變化如圖1所示：
①反應(yīng)從0min 開(kāi)始到第一次平衡時(shí)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為

 

．
②比較反應(yīng)物SO₂在10-15min和20-25min時(shí)平均反應(yīng)速率的大�。簐（10-15）

 

v（20-25）（填“＜”、“＞”或“=”）．
③計(jì)算在第18min時(shí)逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

④若上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，只改變一個(gè)條件（x），下列量（y）的變化一定符合如圖2中曲線(xiàn)的是

 

（填字母）

	X	y
A	再加入SO2	O2的轉(zhuǎn)化率
B	再加入SO3	SO2的體積分?jǐn)?shù)
C	壓強(qiáng)	混合氣體的物質(zhì)的量
D	溫度	混合氣體的平均摩爾質(zhì)量

（2）在相同溫度和體積均為1L的四個(gè)密閉容器中，保持溫度和容積不變，以四種不同的投料進(jìn)行反應(yīng)，有關(guān)數(shù)據(jù)如表：

容器	甲	乙	丙	丁
起始投入量	2mol SO2+ 1mol O2	1mol SO2+ 0.5mol O2	2mol SO3	2mol SO2+ 2mol O2
反應(yīng)放出或 吸收的熱量（kJ）	a	b	c	d
平衡時(shí)c（SO3）（mol/L）	e	f	g	h

下列關(guān)系正確的是

 

（填序號(hào)）
A．a(chǎn)＞2b；e＞2fB．a(chǎn)=c；e=g  C．a(chǎn)＞d；e＞h  D．c+0.5Qe=Q
（3）工業(yè)制取硫酸是一個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程．今測(cè)得進(jìn)入接觸室時(shí)混合氣體（396K、40000kPa，主要成分為SO₂、O₂、N₂）的流量為1.0m³/s，從接觸室導(dǎo)出氣體（792K、40000kPa）的流量為1.8m³/s，則導(dǎo)出氣體中SO₃所占的體積分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：

分析：（1）①根據(jù)圖象判斷第一次達(dá)到平衡時(shí)消耗二氧化硫的物質(zhì)的量，再計(jì)算出其轉(zhuǎn)化率；
②反應(yīng)速率v=

△c

△t

，在10-15min和20-25min的時(shí)間變化相同，可以根據(jù)二氧化硫的物質(zhì)的量變化判斷v（10-15）、v（20-25）的大��；
③在第18min時(shí)處于平衡狀態(tài)，根據(jù)圖象數(shù)據(jù)計(jì)算出平衡時(shí)各組分的濃度，然后根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式及該反應(yīng)方程式計(jì)算出其平衡常數(shù)；
④根據(jù)圖2中曲線(xiàn)變化及化學(xué)平衡的影響因素進(jìn)行解答；
（2）A、若將甲容器擴(kuò)大為原來(lái)的2倍，則達(dá)平衡時(shí)甲與乙容器的濃度相等，但放出的熱量是乙的2倍，現(xiàn)將甲容器再恢復(fù)為原來(lái)的體積，即加壓，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
B、甲容器起始時(shí)反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，而丙容器起始時(shí)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，反應(yīng)熱不同；
C、丁中氧氣濃度增大，平衡向著正向移動(dòng)，放出的熱量增多；
D、根據(jù)平衡時(shí)甲中三氧化硫的物質(zhì)的量計(jì)算出放出的熱量，再根據(jù)甲和丙為反應(yīng)方向相反的等效平衡進(jìn)行判斷；
（3）根據(jù)pV=nRT及氣體物質(zhì)的量與體積的關(guān)系判斷反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化，然后根據(jù)差量法計(jì)算出反應(yīng)生成的三氧化硫的物質(zhì)的量，再計(jì)算出其體積分?jǐn)?shù)即可．

解答： 解：（1）①根據(jù)圖象曲線(xiàn)變化可知，第一次達(dá)到平衡時(shí)二氧化硫的物質(zhì)的量為1.6mol，則二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為：

2mol-1.6mol

2mol

×100%=20%，
故答案為：20%；
 ②在10-15min和20-25min的時(shí)間變化都為5min，在10-15min二氧化硫的物質(zhì)的量變化為0.4mol，而在在20-25min二氧化硫的物質(zhì)的量變化小于0.2mol，根據(jù)反應(yīng)速率v=

△c

△t

可知，v（10-15）一定大于v（20-25），
故答案為：＞；
③第18min時(shí)該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，三氧化硫的濃度為：c（SO₃）=

0.4mol

1L

=0.4mol/L、c（SO₂）=

1.6mol

1L

=1.6mol/L、c（O₂）=

0.8mol

1L

=0.8mol/L，則該反應(yīng)的逆反應(yīng)為2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g），其平衡常數(shù)為：K=

0.8×1．62

0．42

=1.28，
故答案為：1.28；
 ④圖2中，隨著x的增大，y逐漸增大，直至接近一個(gè)最大值，
A．加入二氧化硫后，可以氧氣的轉(zhuǎn)化率會(huì)增大，符合圖象曲線(xiàn)變化，故A正確；
B．加入三氧化硫后，相當(dāng)于增大了壓強(qiáng)，平衡向著正向移動(dòng)，則達(dá)到平衡時(shí)二氧化硫的含量減小，與圖象不相符，故B錯(cuò)誤；
C．增大壓強(qiáng)后，平衡向著正向移動(dòng)，混合氣體的物質(zhì)的量減小，故C錯(cuò)誤；
D．升高溫度，平衡向著逆向移動(dòng)，混合氣體的物質(zhì)的量增大，則平均摩爾質(zhì)量減小，故D錯(cuò)誤；
故答案為：A；
（2）A、若將甲容器擴(kuò)大為原來(lái)的2倍，則達(dá)平衡時(shí)甲與乙容器的濃度相等，但放出的熱量甲是乙的2倍，現(xiàn)將甲容器再恢復(fù)為原來(lái)的體積，即加壓，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則放熱又增多，故有a＞2b；e＞2f，故A正確；
B、甲和丙為等效平衡，則達(dá)到平衡時(shí)三氧化硫的濃度相等，即：e=g，但是甲容器起始時(shí)反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，而丙容器起始時(shí)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，雖然最后是等效平衡，但它們的轉(zhuǎn)化率之和為100%，應(yīng)該a+c=Q，但是a不一定等于c，故B錯(cuò)誤；
C、丁中的O₂可看作是在甲平衡后再充入1 mol O₂，則平衡正向移動(dòng)，放熱增多，即有a＜d，同時(shí)有e＜h，故C錯(cuò)誤；
D、根據(jù)反應(yīng)：2SO₂+O₂=2SO₃ △H=-QkJ?mol^-1
                      2         Q
                      e         a
解得a=0.5eQ，由選項(xiàng)B解析可知，a+c=Q，即0.5eQ+c=Q，故D正確；
故答案為：AD；   
（3）由PV=nRT可知，反應(yīng)后溫度為反應(yīng)前的兩倍，則反應(yīng)前流量1.0m³/s，在反應(yīng)后條件下流量為：2.0m³/s；
反應(yīng)后流量為1.8m³/s，根據(jù)V=nV_m可知，反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量相當(dāng)于反應(yīng)前的：

1.8

2

=0.9倍，設(shè)反應(yīng)前為1mol的混合氣體，反應(yīng)后應(yīng)該為0.9 mol，減少了0.1mol，則：
2SO₂+O₂?2SO₃ 減少的物質(zhì)的量△n
 2    1   2        2
        0.2 mol   0.1 mol
故反應(yīng)中共生成0.2 molSO₃，導(dǎo)出氣體中SO₃所占的體積分?jǐn)?shù)為：

0.2mol

0.9mol

=

2

9

，
故答案為：

2

9

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡的計(jì)算，涉及化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、化學(xué)平衡的影響因素、等效平衡的應(yīng)用等知識(shí)，題目難度較大，計(jì)算量較大，知識(shí)點(diǎn)較多，注意掌握化學(xué)平衡及其影響，明確等效平衡的判斷方法，試題充分考查的學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．