Question

工业制硫酸时，利用催化氧化反应将是一个关键的步骤。

（1）某温度下，。开始时在100L的密闭容器中加入4.0molSO₂(g)和10.0molO₂，当反应达到平衡时共放出热量196kJ，该温度下平衡常数K=____________。

（2）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molmol,发生反应:,达平衡后改变下述条件，气体平衡浓度都比原来增大的是____________(填字母)。

A．保持温度和容器体积不变，充入2mol

B．保持温度和容器体积不变，充入2molN₂

C．保持温度和容器内压强不变，充入1mol

D．移动活塞压缩气体

E．升高温度

（3）下列关于反应的图像中，不正确的是_________。

（4）同学们学习了电化学知识后大家提出，可以用电解的方法来生产硫酸，可避免产生酸雨，污染环境。于是大家设计了一个以铂为电极，两极分别通入SO₂和空气，酸性电解液来实现电解生产硫酸。

①阳极的电极反应为______________________________。

②若电解液为2L0.025mol的硫酸溶液，当电解过程共转移了0.1mol电子时，理论上消耗SO₂的体积为（标准状况）为_________，此溶液的pH=__________ (忽略溶液体积变化)。

③设计此实验的想法得到了老师的充分肯定，但与工业上生产硫酸相比还是有很多不足，请对此实验进行合理的评价____________________________（写出一点即可）。

 

Answer 1

【答案】

（每空2分）

（1）10/3或3.33

（2）A、D

（3）C

（4）2SO₂ – 4e‾ + 4H₂O = 2SO₄²‾ +8H⁺   1.12L     1

耗费大量的电能，不经济；产率低，不能大规模生产

【解析】

试题分析： （1）转化的SO₂为：196kJ÷98kJ•mol‾¹=2mol,根据三行式计算：

                     SO₂  + O₂   SO₃

初始浓度（mol•L‾¹）  0.04     0.1        0

转化浓度（mol•L‾¹）  0.02   0.01       0.02

平衡浓度（mol•L‾¹）  0.02     0.09       0.02

可得平衡常数K=0.02÷（0.02×=10/3

（2）A、增加SO3，平衡逆向移动，三者浓度都增大；B、N₂与反应无关，三者浓度都不变；C、保持压强不变，充入SO₃，根据等效平衡原理，三者浓度不变；D、加压后各物质的浓度都大于原平衡；E、升高温度，平衡逆向移动，SO₂、O₂浓度增大，SO₃浓度减小。

（3）A、温度升高，平衡逆向移动，逆反应速率增加的倍数大，正确；B、图像的前半段为反应建立平衡的过程，SO₃%逐渐增大，T₁之后的阶段为化学反应随温度的升高平衡移动的过程，升高温度，平衡逆向移动SO₃%逐渐减小，图像正确；C、600℃高于500℃，平衡逆向移动，SO₃%逐渐减小，图像错误；D、增大压强，平衡正向移动，SO₃%增大，图像正确。

（4）①阳极上发生失电子反应，SO₂失电子生成SO₄²‾。

②V(SO₂) =0.1mol÷2×22.4L/mol=1.12L；

pH=-lg（0.1mol×2÷2L）=1

③电解需要消耗大量的电能，所以本设计耗费大量的电能，不经济；产率低，不能大规模生产。

考点：本题考查平衡常数的计算、化学平衡的移动、化学平衡的图像、电解池电极方程式的书写及计算。