Question

【题目】硫酸是重要的化工原料，生产过程中SO2催化氧化生成SO3的化学反应为：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。

（1）实验测得SO2反应生成SO3的转化率与温度、压强有关，请根据下表信息，结合工业生产实际，选择最合适的生产条件是________。

压强 SO2转化率 温度	1个大气压	5个大气压	10个大气压	15个大气压
400℃	0.9961	0.9972	0.9984	0.9988
500℃	0.9675	0.9767	0.9852	0.9894
600℃	0.8520	0.8897	0.9276	0.9468

（2）反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)达到平衡后，改变下列条件，能使SO2(g)平衡浓度比原来减小的是________（填字母）。

A．保持温度和容器体积不变，充入1molO2(g)

B．保持温度和容器体积不变，充入2mol SO3(g)

C．降低温度

D．在其他条件不变时，减小容器的容积

（3）某温度下， SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如下图所示。

2.0 molSO2和1.0mol O2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10 MPa。平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)_____K(B)（填“>”、“<”或“=”）, B点的化学平衡常数是______。

（4）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol SO2和0.10molO2, t1时刻达到平衡，测得容器中含SO30.18mol。

①tl 时刻达到平衡后，改变一个条件使化学反应速率发生如下图所示的变化，则改变的条件是________。

A．体积不变，向容器中通入少量O2

B．体积不变，向容器中通入少量SO2

C．缩小容器体积

D．升高温度

E．体积不变，向容器中通入少量氮气

②若继续通入0.20mol SO2和0.10molO2，则平衡________移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”) ，再次达到平衡后，n(SO3)的取值范围是_____________。

Answer 1

【答案】400℃和1个大气压 AC ＝ 800 C 向正反应方向 0.36mol<n(SO3)< 0.4mol

【解析】

（1）因为SO2与O2的反应是放热反应，所以选择的温度为400℃，而1个标准大气压时SO2的转化率已经很大，再增大压强，SO2的转化率提高不大，但会增加生产成本，所以选择1个标准大气压，故答案为：400℃，1个标准大气压；

（2）A、保持温度和容器体积不变，O2的浓度增大，平衡正向移动，SO2的浓度减小，所以A正确；

B、保持温度和容器内压强不变，充入2mol SO3（g）相当于充入2.0molSO2和5.0molO2，新的平衡与原平衡等效，SO2的浓度不变，所以B错误；

C、降低温度，平衡向放热的方向移动，而正反应为放热，所以平衡正向移动，SO2的浓度减小，所以C正确；

D、在其他条件不变时，减小容器的容积，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：AC；

（3）平衡常数只受温度的影响，温度不变，则压强改变，平衡状态由A变到B时，则K（A）=K（B），由图象知，体系总压强为0.10MPa时SO2的平衡转化率为0.8，则二氧化硫转化物质的量=2.0mol×0.8=1.6mol，则依据题意建立如下三段式：

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

起始：2.0mol 1.0mo 0

转化：1.6mol 0.8mol 1.6mol

平衡：0.4mol 0.2mol 1.6mol

则平衡时c（SO2）=0.04mol/L，c（O2）=0.02mol/L，c（SO3）=0.16mol/L，K（A）=K（B）=c2（SO3）/ c2（SO2）c（O2）=(0.16mol/L)2/(0.04mol/L)2×0.02mol/L=800，故答案为：=，800；

（4）①t1时刻达到平衡后，改变一个条件使化学反应速度发生如图所示的变化分析可知，改变条件正逆反应速率都增大，且正反应速率大于逆反应速率。

A．体积不变，向容器中通入少量O2，此时刻正反应速率增大，逆反应速率不变，随反应进行正反应速率减小，逆反应速率增大，最后达到新的平衡状态，图象中逆反应速率变化不符合，故A错误；

B．体积不变，向容器中通入少量SO2，此时刻正反应速率增大，逆反应速率不变，随反应进行正反应速率减小，逆反应速率增大，最后达到新的平衡状态，图象中逆反应速率变化不符合，故B错误；

C．缩小容器体积，压强增大，正逆反应速率增大，正反应是气体体积减小的反应，所以平衡正向进行，图象变化符合要求，故C正确；

D．正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，正逆反应速率都增大，逆反应速率大于正反应速率，故D错误；

E．体积不变，向容器中通入少量氮气，总压增大，各气体分压不变，平衡不变，故E错误；
故选C；

②当生成0.18molSO3时，参加反应的氧气的物质的量为x，依据题意建立如下关系：

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

1 2

x 0.18mol

x=0.18mol×1/2=0.09mol，继续通入0.20mol SO2和0.10mol O2，容器内压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动；假设平衡不移动，此时n（SO3）=0.18×2=0.36mol，假设0.40molSO2完全生成SO3，根据反应方程式2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）可知，n（SO3）=0.4mol，所以再次达到平衡时，0.36mol<n（SO3）<0.40mol，故答案为：向正反应方向；0.36mol<n（SO3）<0.40mol。