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【题目】将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气(忽略CO2)放入一固定体积的密闭容器中,550时,在催化剂作用下发生反应:2SO2+O22SO3(正反应放热)。反应达到平衡后,将容器中的混合气体通过过量的NaOH溶液,气体体积减少了21.28L;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5.6L(以上气体体积均为标准状况下的体积)。请回答下列问题(计算结果保留一位小数):

(1)判断该反应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)欲提高SO2的转化率,下列措施可行的是 。(填字母)

a.向装置中再充入N2 b.向装置中再充入O2

c.改变反应的催化剂 d.向装置中再充入SO3

(3)求该反应达到平衡时SO2的转化率为(用百分数表示)

(4)若将平衡混合气体的5%通入过量的Ba(OH)2溶液,生成沉淀

【答案】(1)bc(2)b(3)94.7%(4)10.5g或0.045mol或BaSO4

【解析】

试题分析:(1)a.可逆反应到达平衡时SO2和SO3浓度不一定相等,与二氧化硫的起始浓度以及转化率有关,a错误;b.可逆反应达到平衡状态时,各物质的百分含量不变,SO2百分含量保持不变,说明到达平衡状态,b正确;c.随反应进行气体的物质的量减小,恒温恒容下,容器内气体压强减小,当容器中气体的压强不变,说明到达平衡状态,c正确;d.SO3的生成速率与SO2的消耗速率都表示正反应速率,反应始终二者都按1:1进行,不能说明到达平衡状态,d错误;e.混合气体的质量不变,容器的体积不变,所以密度始终不变,不能说明到达平衡状态,e错误;答案选bc;

(2)a.向装置中再充入N2,反应物和生成物的浓度不变,平衡不移动,所以不能提高转化率,a错误;b.向装置中再充入O2,氧气浓度增大,平衡向正反应方向移动,提高了二氧化硫的转化率,b正确;c.改变反应的催化剂只改变反应速率,不改变平衡,所以不能提高二氧化硫的转化率,c错误;d.向装置中再充入SO3,平衡向逆反应方向移动,降低了二氧化硫的转化率,d错误;答案选b;

(3)混合气体通过过量NaOH溶液时,减少的气体是二氧化硫和三氧化硫,所以三氧化硫和未参加反应的二氧化硫的体积是21.28L,剩余氧气的体积是5.6L,则参加反应的氧气的体积=0.7mol×22.4L/mol-5.6L=10.08L,根据二氧化硫、三氧化硫和氧气的关系式知,参加氧化还原反应的二氧化硫的体积=10.08L×2=20.16L,生成三氧化硫的体积=10.08L×2=20.16L,则未参加氧化还原反应的二氧化硫的体积=21.28L-20.16L=1.12L,原来二氧化硫的体积=20.16L+1.12L=21.28L,所以二氧化硫的转化率=20.16L/21.28L×100%=94.7%;

(4)依据(3)的计算可知混合气体中生成三氧化硫气体物质的量为0.9mol,在给定的条件下,溶液呈强酸性,BaSO3不会沉淀因此BaSO4的质量=0.9mol×5%×233g/mol=10.5g

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