Question

【题目】利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤。

已知：SO2 (g)+1/2O2(g) SO3(g) △H=-98 kJ/mol。

（1）某温度下该反应的平衡常数K=10/3，若在此温度下，向100 L的恒容密闭容器中，充入4.0mol SO2 (g)、9.0 mol O2(g)和4.0 mol SO3(g)，则反应开始时v（正）_____ v(逆)（填“<”、 “>”或“=”）。

(2)一定温度下，向一带活塞的体积为2L的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0molO2，达到平衡后体积变为1.6 L，则SO2的平衡转化率为___________。

(3)在(2)中的反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO2 (g)平衡浓度比原平减小的是____（填字母）。

A.保持温度和容器体积不变，充入1.0mol O2 B．降低温度

C.保持温度和容器内压强不变，充入1.0 molSO3 D．移动活塞压缩气体

(4)用下图装置可以进行测定SO2转化成SO3的转化率的实验。已知SO3的熔点是16.8℃，沸点是445.8℃。已知发生装置中所涉及反应的化学方程式为Na2SO3(s)+H2SO4(98%)Na2SO4+H2O+SO2↑。

①根据实验需要，应该在I、II、Ⅲ处连接合适的装置。请从下图A--E装置中选择最适合装置并将其序号填入下面的空格中。I、II、Ⅲ处连接的装置分别是______________________。

②从乙处均匀通入O2，为使SO2有较高的转化率，实验中在加热催化剂与滴加浓硫酸的顺序中，应采取的操作是____________。

③通过测量装置________的增重来计算SO2的转化率。

④将SO2通入含1.5 mol氯酸的溶液中，可生成一种强酸和一种氧化物，若有1.5×6.02×l023个电子转移时，该反应的化学方程式为________________。

Answer 1

【答案】 = 60% AB B、A、E/C 先加热催化剂，再滴入浓硫酸 II和III或A和E/C SO2+2HClO3=H2SO4+2ClO2

【解析】⑴.因为反应开始时浓度商QC = = = =K，所以反应开始时即处于平衡状态，v(正)＝v(逆)，故答案为：＝；

(2). 根据V前/V后=n前/n后可得，向一带活塞的体积为2L的密闭容器中充入2.0molSO2和1.0molO2，达到平衡后体积变为1.6L，则n后=2.4mol，结合三段式法：

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

起始(mol)2.0 1.0 0

转化(mol)a 1/2a a

平衡(mol)2.0a 11/2aa

则：(2.0a)+(1.01/2a)+a=2.4mol，a=1.2mol，所以SO2的转化率=1.2mol÷2mol×100%=60%，故答案为：60%；

(3). A. 保持温度和容器体积不变，充入1.0mol的O2，O2的浓度增大，平衡正向移动，SO2的浓度减小，故A正确；B. 降低温度，平衡向放热的方向移动，该反应的正反应为放热反应，所以平衡正向移动，SO2的浓度减小，故B正确；C. 保持温度和容器内压强不变，充入1.0mol SO3，新的平衡与原平衡等效，SO2的浓度不变，所以C错误；D. 移动活塞压缩气体，SO2的浓度瞬间增大，之后平衡向气体体积减少的方向移动，即向正反应方向移动，SO2的浓度减小，再次到达平衡时SO2的浓度仍比原来大，所以D错误；故答案为：AB；

⑷. ①. Ⅰ装置必须要对二氧化硫进行干燥，可以用浓硫酸来干燥二氧化硫气体；SO3的熔点是16.8℃，可以用冰水来获得三氧化硫；未反应完的二氧化硫对空气会产生污染，可以用碱石灰或者氢氧化钠溶液来进行尾气处理，故答案为：B； A；E/C；

②. 为保证产生的二氧化硫尽可能多的转化为三氧化硫，应先加热催化剂再滴入浓硫酸，故答案为：先加热催化剂，再滴入浓硫酸；

③.根据上述分析可知，装置II和III分别收集的是SO3和SO2，因此应通过测量装置II和III的增重来计算SO2的转化率，故答案是：II和III或A和E/C；

④. 氯酸具有氧化性，其中氯元素的化合价为+5价，有1.5×6.02×1023个即1.5mol电子转移时，1.5mol氯酸中氯元素的化合价应由+5价降到+4价，所以产物中氯元素以二氧化氯的形式存在，二氧化硫被氧化为硫酸，故答案为：SO2+2HClO3=H2SO4+2ClO2。