题目内容

黄铁矿(主要成分为FeS2)是工业制取硫酸的重要原料,其步骤为:第一步,煅烧FeS2产物为SO2和Fe3O4;第二步,SO2向SO3的转化;第三步,SO3转化为硫酸.
(1)在恒温条件下,向一固定容积的密闭容器中通入一定量的SO2与O2,发生如下反应2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),一段时间后,能说明该反应达到平衡状态的有
bcd
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a.SO2和SO3浓度相等   b.SO2百分含量保持不变c.容器中气体的压强不变
d.SO3的生成速率与SO2的生成速率相等   e.容器中混合气体的密度保持不变
(2)SO2尾气用过量的氨水吸收,对SO2可进行回收及重新利用,反应的化学方程式为
SO2+H2O+2NH3=(NH42SO3
SO2+H2O+2NH3=(NH42SO3
(NH42SO3+H2SO4=(NH42SO4+SO2↑+H2O;
(NH42SO3+H2SO4=(NH42SO4+SO2↑+H2O;

(3)将黄铁矿的煅烧产物Fe3O4溶于H2SO4后,加入铁粉,可制备FeSO4.酸溶过程中需保持溶液足够酸性,其目的是
抑制Fe2+、Fe3+的水解,防止Fe2+被氧化;
抑制Fe2+、Fe3+的水解,防止Fe2+被氧化;

(4)将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)放入容积为1L的密闭容器中,反应:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)在一定条件下达到平衡,测得c(SO3)=0.040mol?L.计算该条件下反应的平衡常数K和SO2的平衡转化率(写出计算过程).
1.6×103L/mol;80%
1.6×103L/mol;80%
分析:(1)a、浓度相等,无法知道正逆反应速率是否相等;
b、二氧化硫含量不变,生成速率等于消耗速率,达到平衡状态;
c、反应前后的化学计量数不相等,压强不变,气体的物质的量不变,达到平衡状态;
d、二者化学计量数相等,说明正逆反应速率相等,达到平衡状态;
e、容器容积不变,气体质量不变,密度始终不变;
(2)反应方程式为:SO2+H2O+2NH3=(NH42SO3 (NH42SO3+H2SO4=(NH42SO4+SO2↑+H2O;
(3)溶于H2SO4抑制Fe2+、Fe3+的水解,加入铁防止Fe2+被氧化;
(4)根据c(SO3)=0.040mol?L,算出达到平衡时二氧化硫和氧气的浓度,求出化学平衡常数,和二氧化硫的转化率.
解答:解:(1)a、SO2和SO3浓度相等,无法判断正逆反应速率是否相等,故a错误;
b、反应前后化学计量数不同,SO2百分含量保持不变,说明生成和消耗速率相等,达到了平衡状态,故b正确;
c、反应物和生成物都是气体,化学计量数不同,压强不变,说明达到了平衡状态,故c正确;
d、二氧化硫和三氧化硫分别是反应物和生成物,SO3的生成速率与SO2的生成速率相等,说明正逆反应速率相等,达到平衡状态,故d正确;
e、由于容器容积固定,混合气体质量不变,密度始终不变,故密度无法判断是否达到平衡,故e错误;
故选bcd;
(2)二氧化硫和氨气反应生成亚硫酸铵,再用稀硫酸回收及重新利用,反应方程式是:SO2+H2O+2NH3=(NH42SO3;(NH42SO3+H2SO4=(NH42SO4+SO2↑+H2O;
故答案是:SO2+H2O+2NH3=(NH42SO3;(NH42SO3+H2SO4=(NH42SO4+SO2↑+H2O
(3)Fe3O4溶于H2SO4的目的是抑制Fe2+、Fe3+的水解,加入铁防止Fe2+被氧化;
故答案是:抑制Fe2+、Fe3+的水解,防止Fe2+被氧化;
(4)c(SO3)=0.040mol?L-1,n(SO3)=0.04mol,消耗的二氧化硫的物质的量是0.04mol,消耗氧气0.02mol,混合气体中c(SO2)=0.01mol/L,c(O2)=0.01mol/L,平衡常数K=
(0.04)2
0.01?(0.01)2
=1.6×103L/mol,二氧化硫的转化率为:
0.04mol
0.05mol
×100%=80%;
故答案是:1.6×103L/mol;80%.
点评:本题考查化学平衡状态的判断,侧重考查了阅读、分析信息的能力,难度中等.
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