题目内容
【题目】硫酸是基础化工的重要产品，工业上制备硫酸的主要反应为：
造气： 4 FeS2 ＋11O2 
2 Fe2O3＋ 8 SO2
催化氧化： 2 SO2 + O2 
2 SO3
吸收： SO3 ＋ H2O → H2SO4
完成下列填空：
（1）一定条件下，1 mol SO2和0.75 mol O2在容积为1 L的恒容密闭容器中发生反应，5 min时达到化学平衡。
①反应达到平衡后若改变条件使平衡常数K值变大，则在平衡移动过程中υ(正) _______（填序号）
a．一直增大 b．一直减小 c．先增大后减小 d．先减小后增大
②达到平衡时若SO3的浓度为0.98 mol·L-1，则5min内氧气的反应速率为_________ mol·L-1·min-1。反应体系中氧气过量的目的是_____________________。
（2）催化氧化反应中，SO2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则工业生产中最适宜的压强为___________，最适宜的温度范围为___________。
（3）若制取硫酸的上述三个反应过程中硫元素的转化率都是98%， 则1 mol硫铁矿可以制得SO2____________L（标准状况下），最终得到纯硫酸______________mol（均保留2位小数）。
【答案】b 0.098mol·L-1·min-1 使平衡正向移动，充分利用SO2 1atm 400~450℃ 43.90 L 1.88 mol
【解析】
（1）①平衡常数只是温度的函数，因此反应达到平衡后若改变条件使平衡常数K值变大，反应只能向正反应方向移动，由于2 SO2 + O2 
2 SO3为放热反应，所以，降低温度，平衡右移，则在平衡移动过程中υ(正) 一直减小；正确答案：b。
②在容积为1 L的恒容密闭容器中发生反应 ，根据反应方程式进行如下计算，设氧气的变化量为x mol；
2 SO2 + O2 2 SO3
起始量 1 0.75 0
变化量 2x x 2x
平衡量 1-2x 0.75-x 2x
达到平衡时若SO3的浓度为0.98 mol·L-1，SO3的量为0.98 mol，2x=0.98，x=0.49 mol；则5min内氧气的反应速率为0.49/1×5=. 0.098mol·L-1·min-1；该反应为可逆反应，增加氧气的浓度，使平衡正向移动，提高了SO2的转化率；正确答案： 0.098；使平衡正向移动，充分利用SO2 。
（2）从图像变化可以看出，当温度在400~450℃ 范围内，二氧化硫的转化率较高，从三条压强曲线变化可知，当压强为1atm，温度控制在400~450℃ 范围内，二氧化硫的转化率已经很高，就不需要采用更高的压强，况且高压需要消耗很高的动力，成本较高，采用常压就可以；正确答案：1atm ； 400~450℃ 。
（3）根据反应： 4 FeS2 ＋11O2 
2 Fe2O3＋ 8 SO2；催化氧化： 2 SO2 + O2 2 SO3；吸收： SO3 ＋ H2O → H2SO4；根据上述反应得出关系：FeS2--- 2H2SO4，FeS2的实际消耗量为1×98%×98%×98%=0.94 mol，生成硫酸的量为2×0.94=1.88 mol；根据反应关系：FeS2-2SO2，FeS2的实际消耗量为1×98%=0.98 mol，生成二氧化硫的量为2×0.98=1.96 mol，体积为1.92×22.4=43.90 L；正确答案：43.90 L；1.88 mol。
