Question

利用催化氧化反應(yīng)將SO2轉(zhuǎn)化為SO3是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的關(guān)鍵步驟，已知

SO2（g）＋O2（g） SO3（g）△H＝－98 kJ·mol－1。

（1）某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝，若在此溫度下，向100 L的恒容密閉容器中，充入3.0 mol

SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g)，則反應(yīng)開(kāi)始時(shí)v正         v逆（填“＜”、“＞”或“＝”）。

（2）一定溫度下，向一帶活塞的體積為2 L的密閉容器中充入2.0 mol SO2和1.0 molO2，達(dá)到平衡后體積變?yōu)?.6 L，則SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為        。

（3）在（2）中的反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變下列條件，能使SO2(g)平衡濃度比原來(lái)減小的是      （填字母）。

A保持溫度和容器體積不變，充入1.0 mol O2

B保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1.0 mol SO3

C降低溫度

D移動(dòng)活塞壓縮氣體

（4）若以右圖所示裝置，用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸，寫(xiě)出通入O2電極的電極反應(yīng)式為          。

（5）為穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn)，硫酸溶液的濃度應(yīng)維持不變，則通入SO2和水的質(zhì)量比為        。

 

Answer 1

（1）＞

（2）60%

（3）A、C

（4）O2＋4e－＋4H+＝2H2O

（5）16:29

【解析】（1）向100 L的恒容密閉容器中，充入3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g)，可得K`=，K`＜K，故反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)速率＞逆反應(yīng)速率。

（2）根據(jù)SO2（g）＋O2（g）SO3（g），體積為2 L的密閉容器中充入2.0 mol SO2和1.0

molO2，達(dá)到平衡后體積變?yōu)?.6 L，可知反應(yīng)后壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的1.6L/2L=80%，故反應(yīng)后的總物質(zhì)的量為（2+1）×80%=2.4mol。

                 SO2（g）＋1/2O2（g）SO3（g）

起始物質(zhì)的量    2mol         1mol             0mol

變化物質(zhì)的量    2a              a                 2a

平衡物質(zhì)的量   2-2a            1-a               2a  

故(2-2a)+(1-a)+2a=2.4mol 則a=0.6mol，所以SO2的轉(zhuǎn)化率為（2×0.6）mol/2mol×100%=60%

（3）A中加入反應(yīng)物氧氣，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，SO2濃度降低。B中加入SO2，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，但SO2轉(zhuǎn)化率降低，濃度升高。C中該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，向正反應(yīng)方向進(jìn)行，SO2濃度降低。D中活塞壓縮體積，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但體積減小，濃度增大，故選擇A、C選項(xiàng)。

（4）O2＋4e－＋4H+＝2H2O

（5）該反應(yīng)的總反應(yīng)方程式應(yīng)為2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，設(shè)加入SO2的物質(zhì)的量為a，加入H2O的物質(zhì)的量為b，所以有98a/[98a+18（b-a）] =0.5，則a：b=9：58。則二者的質(zhì)量之比為16:29。