Question

硫酸用途十分广泛，工业上合成硫酸时，将SO₂转化为催化氧化是一个关键步骤。请回答下列问题：
（1）该反应在恒温恒容密闭容器中进行，判断其达到平衡状态的标志是　　。（填字母）
a．SO₂和SO₃浓度相等
b．SO₂百分含量保持不变
c．容器中气体的压强不变
d．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等
e．容器中混合气体的密度保持不变
（2）某温度下，2SO₂(g)＋O₂(g）2SO₃(g） △H＝－196 kJ?mol^－1。在一个固定容积为5 L的密闭容器中充入0.20 mol SO₂和0.10 mol O₂，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO₃为0.18 mol，则v(O₂)＝　  　mol?L^－1?min^－1，放出的热量为　         　 kJ。
（3）一定温度时，SO₂的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。试分析工业生产中采用常压的原因是　               　。

（4）将一定量的SO₂和0.7 molO₂放入一定体积的密闭容器中，在550℃和催化剂作用下发生反应。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，气体体积减少了21.28 L；再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O₂，气体的体积又减少了5.6 L(以上气体体积均为标准状况下的体积)。则该反应达到平衡时SO₂的转化率是多少？（要写出计算过程，计算结果保留一位小数。）

Answer 1

（1）bc   
（2）0.036  17.64
（3）在常压下该反应转化率已很高，若再加压，对设备要求高，同时要消耗大量的能源，不经济。
（4）94.7%

试题分析：（1）“变量不变达平衡”，a。反应物和生成物的浓度不变时达平衡，而不是相等，错误；b。SO₂百分含量是变量，不变时达到平衡，正确；c．反应是在恒容的容器中进行，反应前后气体的物质的量会发生变化，故容器中气体的压强是变量，正确； d．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率是同一个方向，一定相等，错误；e．容器体积固定，气体的质量固定，气体的密度是定量，错误；
（2）v(O₂)＝v (SO₃)/2=0.18÷5÷0.5÷2=0.036mol?L^－1?min^－1，放出的热量为196÷2×0.18=17.64kJ；
（3）在常压下该反应转化率已很高，若再加压，对设备要求高，同时要消耗大量的能源，不经济。
（4）通过过量NaOH溶液，被吸收的为SO₂和SO₃，物质的量为21.28÷22.4=0.95mol；剩余氧气的量为5.6÷22.4=0.25mol，反应的氧气为0.7－0.25=0.45mol,生成SO₃的量为0.45×2=0.9mol；故剩余SO₂的量为0.95-0.9=0.05mol，其始量为0.95+0.05=1.00mol，转化率为0.95÷1.00=0.95