Question

【题目】二氧化硫的催化氧化反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）是工业制硫酸的重要反应之一。

（1）①从平衡角度分析采用过量O2的原因是____________________。

②一定条件下，将0.10 mol SO2（g）和0.06 mol O2（g）放入容积为2 L的密闭容器中，反应在5min时达到平衡，测得c（SO3）=0.040 mol／L。

用SO2浓度变化来表示的化学反应速率为_________。

计算该条件下反应的平衡常数K=____________________________________。

③已知：该催化氧化反应K（300℃）>K（350℃）。则该反应正向是____________________反应（填“放热”或“吸热”）。平衡后升高温度，SO2的转化率_________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（2）某温度下，SO2的平衡转化率（）与体系总压强（P）的关系如图1所示。平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）_________K（B）（填“>”、“<”或“=”，下同）。

（3）保持温度不变，将等物质的量的SO2和O2混合气平分两份，分别加入起始体积相同的甲、乙两容器中，保持甲容器恒容，乙容器恒压到达平衡（如图2）。两容器的SO2的转化率关系为甲_________乙。

（4）下图表示在密闭容器中二氧化硫的催化氧化反应达到平衡时，由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况，a～b过程中改变的条件可能是_________；b～c过程中改变的条件可能是_________；若增大压强时，反应速率和化学平衡变化情况画在c～d处。

Answer 1

【答案】提高氧气浓度，平衡正向移动，可以提高二氧化硫的转化率 0.008mol·L－1·min－1 1600 放热 减小 = < 升温 减少SO3的浓度

【解析】

（1）①采用过量O2的原因是提高氧气浓度，平衡正向移动，可以提高二氧化硫的转化率；

②根据反应速率的计算公式以及平衡常数的表达式进行计算；

③温度升高，平衡常数减小，说明正反应是放热反应，若反应温度升高，则平衡逆向移动，所以SO2的转化率减小；

（2）平衡常数与温度有关，温度相同，则平衡常数相等；

（3）先假定甲、乙的体积都不变，达到平衡后再保持乙的压强不变，此反应是气体体积减小的反应，因此，待等体积达平衡后，欲保持乙的压强不变，就需要缩小体积，缩小体积时，乙的压强增大，平衡正向移动，所以SO2的转化率甲＜乙；

（4）a时逆反应速率大于正反应速率，且正逆反应速率都增大，说明平衡应向逆反应方向移动，该反应的正反应放热，应为升高温度的结果，b时正反应速率不变，逆反应速率减小，在此基础上逐渐减小，应为减小生成物的原因。

（1）①采用过量O2的原因是提高氧气浓度，平衡正向移动，可以提高二氧化硫的转化率，故答案为：提高氧气浓度，平衡正向移动，可以提高二氧化硫的转化率。

②5分钟时c(SO3)＝0.040mol/L，则二氧化硫的浓度减少0.040mol/L，所以5min时SO2的反应速率是是0.040mol/L/5min=0.008mol/(L·min)；平衡时氧气的浓度为0.060mol/2L-0.020mol/L=0.020mol/L，二氧化硫的浓度为0.10mol/2L-0.040mol/L=0.010mol/L，根据K=c（SO3）2/c(O2)c(SO2)2=0.042/(0.02×0.012)=1600，故答案为：0.008mol/(L·min)，1600。

③已知：K(300℃)＞K(350℃)，温度升高，平衡常数减小，说明正反应是放热反应，若反应温度升高，则平衡逆向移动，所以SO2的转化率减小；故答案为：放热，减小。

（2）状态A与状态B的温度相同，则平衡常数相等，故答案为：=。

（3）先假定甲、乙的体积都不变，达到平衡后再保持乙的压强不变，此反应是气体体积减小的反应，因此，待等体积达平衡后，欲保持乙的压强不变，就需要缩小体积，缩小体积时，乙的压强增大，平衡正向移动，所以，若甲容器中SO2的转化率为P%，则乙的SO2的转化率将大于甲的，即大于P%，故答案为：＜。

（4）a时逆反应速率大于正反应速率，且正逆反应速率都增大，说明平衡应向逆反应方向移动，该反应的正反应放热，应为升高温度的结果，b时正反应速率不变，逆反应速率减小，在此基础上逐渐减小，应为减小生成物的原因，若增大压强时，平衡向正反应方向移动，则正、逆反应速率都增大，且正反应速率大于逆反应速率，图像应为：

，故答案为：升温，减少SO3的浓度，。