题目内容

2．硫酸工业用SO2制取SO3的反应为：2SO2+O2 $?_{加热}^{催化剂}$2SO3  将2molSO22mol O2加入容积为5L的带有活塞的密闭器中，在一定条件下达到平衡．不同温度下，反应的平衡常数如右表，且在温度为T1、T2时，平衡体系中SO2的体积分数随压强变化曲线如图1所示．

（1）比较K值的大小，K1＜K2（填＞、=、＜）．
（2）下列说法正确的是CD
A．A、C两点的正反应速率：A＞C   
B．A、C两点SO2气体的浓度：A＞C
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B=C  
D．由状态D到状态C，可以用加热的方法
（3）在500℃时，若保持容积不变，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表的部分数据：
时间（s）020406080
n（SO2）/mol2.000.60
n（SO3）/mol0.000.801.81.8
①在上述条件下，从反应开始直至60s时，二氧化硫的平均反应速率为0.0006mol•（L•s）-1．
②该条件下反应的平衡常数K的值为368.2（精确到小数点后一位）．
（4）工业上用Na2SO3吸收尾气中的SO2使之转化为NaHSO3，再用图2装置电解（惰性电极）NaHSO3制取H2SO4，该电解池阴极的总电极反应式2HSO3-+2e-═SO32-+H2↑，阳极室除生成硫酸外，还有少量的SO2 和O2生成．则阳极发生的副反应的电极反应式为2SO32-+4e-═2SO2↑+O2↑，该工艺中可循环利用的物质是Na2SO3、H2SO4、SO2（填化学式）．

分析 图1：压强一定时，平衡时A点二氧化硫的体积分数大于B点，正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，二氧化硫的含量增大，故温度T1＞T2；
（1）正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，平衡常数减小；
A．A、C两点都在等温线上，压强越大，反应速率越快；
B．增大压强平衡向正反应进行，向正反应进行是减小由于压强增大导致浓度增大趋势，但到达平衡仍比原平衡浓度大；
C．B、C两点二氧化硫的体积分数相同，而平衡时二氧化硫物质的量相同、混合气体总物质的量相同，混合气体总质量不变；
D．压强相同，由状态D到状态C，温度升高，化学平衡逆向移动，SO2的体积分数增大；
（3）反应达到60s时三氧化硫的物质的量不再变化，反应达到化学平衡状态，利用三段式计算各组成的物质的量变化量、平衡时的物质的量；
①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算；
②平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$，代入数据计算；
（4）电解NaHSO3溶液制取H2SO4，阴极是水电离氢离子放电生成氢气，得到的氢氧根离子与亚硫酸氢根离子反应得到亚硫酸根；
阳极发生副反应得到SO2 和O2，应是亚硫酸根失去电子生成SO2 和O2；由吸收二氧化硫过程及电解装置图，可知Na2SO3、H2SO4、SO2可以循环利用．

解答 解：图1：压强一定时，平衡时A点二氧化硫的体积分数大于B点，正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，二氧化硫的含量升高，故温度T1＞T2；
（1）正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，平衡常数减小，即K1＜K2，故答案为：＜；
（2）A．A、C两点都在等温线上，A点压强小于C点的压强，压强越大，反应速率越大，则正反应速率：A＜C，故A错误；
B．增大压强平衡向正反应进行，向正反应进行是减小由于压强增大导致浓度增大趋势，但到达平衡仍比原平衡浓度大，故A、C两点SO2气体的浓度：A＜C，故B错误；
C．B、C两点二氧化硫的体积分数相同，而平衡时二氧化硫物质的量相同、混合气体总物质的量相同，混合气体总质量不变，故平均相对分子质量相等，故C正确；
D．压强相同，由状态D到状态C，温度升高，化学平衡逆向移动，SO2的体积分数增大，图象与实际相符合，故D正确，
故选：CD；
（3）反应达到60s时三氧化硫的物质的量不再变化，反应达到化学平衡状态，
           2SO2（g）+O2 （g）?2SO3 （g）
开始（mol）：2        2       0
转化（mol）：1.8      0.9     1.8     
平衡（mol）：0.2     1.1     1.8
①从反应开始直至60s时，二氧化硫的平均反应速率为 $\frac{\frac{1.8mol}{5L}}{60s}$=0.006mol•（L•s）-1，
故答案为：0.006；
②平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{1.8}{5}）^{2}}{（\frac{0.2}{5}）^{2}×\frac{1.1}{5}}$=368.2，
故答案为：358.2；
（4）电解NaHSO3溶液制取H2SO4，阴极是水电离氢离子放电生成氢气，得到的氢氧根离子与亚硫酸氢根离子反应得到亚硫酸根，阴极的总电极反应式为：2HSO3-+2e-═SO32-+H2↑；
阳极发生副反应得到SO2 和O2，应是亚硫酸根失去电子生成SO2 和O2，阳极发生的副反应的电极反应式为：2SO32-+4e-═2SO2↑+O2↑；
由吸收二氧化硫过程及电解装置图，可知Na2SO3、H2SO4、SO2可以循环利用，
故答案为：2HSO3-+2e-═SO32-+H2↑；2SO32-+4e-═2SO2↑+O2↑；Na2SO3、H2SO4、SO2．

点评 本题属于拼合型题目，涉及化学平衡移动图象、平衡常数影响因素及计算、化学反应速率计算、电解原理，需要学生具备扎实的基础与分析解决问题的能力，难度较大．

练习册系列答案
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①5（装盐酸标准液）的仪器名称酸式滴定管．
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17．下列叙述正确的是（　　）
A．淀粉与纤维素互为同分异构体
B．工业上以石油为原料生产乙烯
C．油脂不是酯
D．充分燃烧后只生成CO2和H2O的有机物就是烃
7．醇酸树脂是成膜性良好的树脂，如图为一种醇酸树脂的合成路线：
已知：RCH2CH=CH2$\stackrel{NBS}{→}$
（1）B中含碳官能团的结构式为，C的名称是1，2，3-三溴丙烷．
（2）丁烷、1-丙醇和D的沸点由高到低的顺序为CH2OHCH（OH）CH2OH＞CH3CH2CH2OH＞CH3CH2CH2CH3（均用结构简式表示）．
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（4）写出所有符合下列条件的的同分异构体的结构简式．
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路线一：
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（2）属于取代反应的有（填序号）：①②⑤．
（3）写出D与足量Na反应的化学方程式：2Na+HOCH2CH2OH→NaOCH2CH2ONa+H2↑．
路线二：
已知：HCHO+CH2CHO$\stackrel{OH-△}{→}$CH2=CHCHO+H2O
（4）写出G中所含官能团（除苯环外）的名称碳碳双键、羧基．
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B．P、S、Cl最高正价依次降低
C．HCl、HBr、HI的稳定性依次增强
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12．X、Y、Z、W、M均为短周期元素且原子序数依次增大，X、M同主族；Z+、W3+与Y2-具有相同的电子层结构；M 是地壳中含量占第二的元素．下列说法正确的是（　　）
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C．MY2与Z2Y的化合物类型相同D．单质沸点：M＞Z＞Y

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