Question

5．工業(yè)制硫酸生產(chǎn)流程如圖1：

催化室的反應(yīng)為：2SO₂+O₂?2SO₃△H＜0
（1）在沸騰爐中，需要將黃鐵礦粉碎的目的是增大固體的接觸面積，提高反應(yīng)速率．
（2）在催化反應(yīng)室，下列措施中有利于提高SO₂平衡轉(zhuǎn)化率的有cd．（填寫編號）
a．減少壓強(qiáng)       b．升高溫度       c．不斷補(bǔ)充空氣      d．及時分離出SO₃
（3）在450℃、常壓和釩催化條件下，在容積為VL的恒容容器中加入2n molSO₂和n molO₂判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是bc．（填寫編號）
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
（4）圖2、3表示該SO₂和O₂的反應(yīng)在時刻t₁達(dá)到平衡、在時刻t₂因改變某個條件而發(fā)生變化的情況：
①圖2中時刻t₂發(fā)生改變的條件是催化劑．
②圖3中時刻t₂發(fā)生改變的條件是降低溫度．

Answer 1

分析 （1）黃鐵礦粉碎會增大反應(yīng)物的接觸面積加快反應(yīng)速度；
（2）提高SO₂平衡轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)化學(xué)平衡向右移動，根據(jù)化學(xué)平衡移動影響因素判斷；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)特征判斷分析，達(dá)到平衡時，一是等，二是定：
等是指v正=v逆，同一種物質(zhì)：該物質(zhì)的生成速率等于它的消耗速率；不同的物質(zhì)：速率之比等于方程式中各物質(zhì)的計量數(shù)之比，但必須是不同方向的速率；
定是指各成分含量保持不變：
①各組成成分的質(zhì)量、物質(zhì)的量、分子數(shù)、體積（氣體）、物質(zhì)的量濃度均保持不變；
②各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體的體積分?jǐn)?shù)均保持不變；      
③若反應(yīng)前后的物質(zhì)都是氣體，且總體積不等，則氣體的總物質(zhì)的量、總壓強(qiáng)（恒溫、恒容）、平均摩爾質(zhì)量、混合氣體的密度（恒溫、恒壓）均保持不變；
④反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物的產(chǎn)率保持不變；
（4）根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響判斷，圖2中t₂正逆反應(yīng)速率同時同等程度增大，對于2SO₂+O₂?2SO₃，使用催化劑才能實(shí)現(xiàn)正逆反應(yīng)速率同時同等程度增大；圖3中時刻t₂ SO₃濃度增大，SO₂濃度減小，即化學(xué)平衡向右移動，從溫度、壓強(qiáng)對平衡的影響進(jìn)行分析．

解答 解：（1）反應(yīng)物接觸面積越大，反應(yīng)越劇烈，黃鐵礦粉碎會增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速度，故答案為：增大固體的接觸面積，提高反應(yīng)速率；
（2）提高SO₂平衡轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)化學(xué)平衡向右移動，
a．正反應(yīng)方向氣體體積減小，減小壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，故a錯誤；
b．正反應(yīng)方向放熱，升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，故b錯誤；
c．增大氧氣濃度，化學(xué)平衡向右移動，故c正確；
d．減小生成物濃度，化學(xué)平衡向右移動，故d正確；
故答案為：cd；
（3）a、SO₂和SO₃濃度相等，并不能說明各物質(zhì)濃度不變，不能判斷是否平衡，故a錯誤；
b、SO₂百分含量保持不變，即各物質(zhì)濃度不再發(fā)生變化，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故b正確；
c、反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不同，容器中氣體的壓強(qiáng)不變，則達(dá)到化學(xué)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，均為正反應(yīng)方向，不能判斷正逆反應(yīng)速率是否相等，不能判斷是否平衡，故d錯誤；
故答案為：bc；
（4）圖2中，t₂正逆反應(yīng)速率同時同等程度增大，由于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不同，增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡發(fā)生移動，即正逆反應(yīng)速率變化程度不同，所以外界條件只能為加入催化劑；圖3中時刻t₂ SO₃濃度增大，SO₂濃度減小，即化學(xué)平衡向右移動，又由于在t₂時，二者濃度不變，即壓強(qiáng)不變，或者說，不是因為壓強(qiáng)變化而導(dǎo)致平衡的移動，只能為溫度的影響，所以條件為降低溫度，故答案為：加入催化劑；降低溫度．

點(diǎn)評 本題是一道綜合性的考題，涉及化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的移動以及v-t圖的知識，難度較大，綜合性強(qiáng)．