Question

（14分）（1）二氧化硫的催化氧化的过程如图所示，

其中a、c二步的化学方程式可表示为：

SO₂+V₂O₅SO₃+ V₂O₄    

4VOSO₄+O₂2V₂O₅+4SO₃。

该反应的催化剂是                 （写化学式）

（2）压强及温度对SO₂转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数为：SO₂ 7％，O₂ 11％，N₂ 82％)：

压强/MPa 温度/℃	0.1[	0.5	1	10
400	99.2%	99.6%	99.7%	99.9%
500	93.5%	96.9%	97.8%	99.3%
600	73.7%	85.8%	89.5%	96.4%

当合成SO₃的反应达到平衡后，改变某一外界条件（不改变SO₂、O₂和SO₃的量），反应速率与时间的关系如图所示。图中t₁ 时引起平衡移动的条件可能是             其中表示平衡混合物中SO₃的含量最高的一段时间是            。

（3）550 ℃时，SO₂转化为SO₃的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如右图所示。将2.0 mol SO₂和1.0 mol O₂置于5 Ｌ密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10 M Pa。试计算反应2SO₃2SO₂+O₂ 在550 ℃时的平衡常数K=                     。

反应达平衡后，下列措施中能使n(SO₃)/n(SO₂)增大的是                    

A．升高温度                               B．充入He(g)，使体系总压强增大

C．再充入2 mol SO₂和1 mol O₂       D．再充入1 mol SO₂和1 mol O₂

（4）SO₃溶于水得到硫酸。在25°C下，将x mol·L^-1的氨水与y mol·L^-1的硫酸等体积混合，反应后溶液中显中性，则c（NH₄⁺）         2 c（SO₄^2-）（填“>”、“<”或“=”）；用含x和y的代数式表示出氨水的电离平衡常数                           。

 

Answer 1

【答案】

（1）V₂O₅   （2）增大压强、t₂—t₃  （3）0.0025  C D  （4）＝   K=2×10^-7y /(x-2y)

【解析】（1）将abc三个反应相叠加，即得到2SO₂+O₂ 2SO₃，因此V₂O₅其催化剂作用。

（2）t₁ 时正逆反应速率都增大，但正反应速率大于逆反应速率，说明平衡向正反应方向移动，所以改变的条件是增大压强。由于t3时逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，所以平衡混合物中SO₃的含量最高的一段时间是t₂—t₃。

（3）反应达平衡后，体系总压强为0.10 M Pa，此时转化率是0.80，所以生成三氧化硫是1.6mol，则平衡时二氧化硫和氧气分别是0.4mol、0.2mol，所以平衡常数K＝，则反应2SO₃2SO₂+O₂ 在550 ℃时的平衡常数K＝1/400＝0.0025。反应是放热反应，所以升高温度平衡向逆反应方向移动，n(SO₃)/n(SO₂)减小。充入He(g)，使体系总压强增大，但物质的浓度不变，所以平衡不移动。C、D都相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，所以n(SO₃)/n(SO₂)增大，答案选CD。

（4）根据电荷守恒c（NH₄⁺）＋c（H⁺）＝ 2c（SO₄^2-）＋c（OH^-）可知，当溶液显中性时c（NH₄⁺）＝ 2c（SO₄^2-）＝ymol/L。根据氮原子守恒可知，溶液中c(NH₃·H₂O)＝（x/2－y）mol，所以平衡常数＝＝2×10^-7y /(x-2y)。