Question

11．黄铁矿（主要成分为FeS₂）是工业制取硫酸的重要原料，其燃烧产物为SO₂和Fe₂O₃．
（1）已知1g FeS₂完全燃烧放出7.1kJ热量，则表示FeS₂完全燃烧反应的热化学方程式为：4FeS₂（s）+11O₂（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408kJ/mol．
（2）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．则该条件下反应的平衡常数K的数值为1.6×10³，SO₂的平衡转化率为80%．
（3）当该反应处于平衡状态时，欲使平衡向正反应方向移动且反应速率加快，下列措施可行的是B．（填字母）
A．向平衡混合物中充入Ar                B．向平衡混合物中充入O₂
C．改变反应的催化剂                     D．降低反应的温度
（4）反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，SO₂的转化率在起始温度T₁=673K下随反应时间（t）的变化如图，其他条件不变，仅改变起始温度为T₂=723K，请在图中画出温度T₂下SO₂的转化率随反应时间变化的预期结果示意图．

Answer 1

分析 （1）黄铁矿（主要成分为FeS₂）其燃烧产物为SO₂和Fe₂O₃，1g FeS₂完全燃烧放出7.1kJ热量，480gFeS₂完全燃烧放出3408kJ热量，机会热化学方程式书写；
（2）依据化学平衡三段式结合平衡常数=生成物浓度的幂次方之积比上反应物浓度的幂次方之积、转化率=$\frac{转化量}{起始量}$进行列式计算；
（3）欲使平衡向正反应方向移动且反应速率加快改变的条件需要增大反应物的浓度、增大压强等措施；注意温度降低平衡正向进行，但速率减小；
（4）反应是放热反应，温度升高，平衡逆向进行二氧化硫的转化率减小，但达到平衡所需要的时间缩短，据此画出曲线．

解答 解：（1）黄铁矿（主要成分为FeS₂）其燃烧产物为SO₂和Fe₂O₃，1g FeS₂完全燃烧放出7.1kJ热量，480gFeS₂完全燃烧放出3408kJ热量，反应的热化学方程式为：
4FeS₂（s）+11O₂（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408kJ/mol；
故答案为：4FeS₂（s）+11O₂（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408kJ/mol；
（2）将0.050molSO₂（g）和0.030molO₂（g）放入容积为1L的密闭容器中，反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 在一定条件下达到平衡，测得c（SO₃）=0.040mol/L．依据平衡三段式列式计算；
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol/L） 0.05 0.03 0
变化量（mol/L） 0.04 0.02 0.04
平衡量（mol/L）0.01 0.01 0.04
平衡常数=$\frac{0.04{\;}^{2}}{0.01{\;}^{2}×0.01}$=1.6×10³；
SO₂的平衡转化率=$\frac{0.04mol/L}{0.05mol/L}$×100%=80%；
故答案为：1.6×10³；80%；
（3）欲使平衡向正反应方向移动且反应速率加快；
A．向平衡混合物中充入Ar，容器中总压增加，分压不变，平衡不动，故A不符合；
B．向平衡混合物中充入O₂，增大反应物的浓度平衡正向进行，反应速率增大，故B符合；
C．改变反应的催化剂，对平衡无影响，平衡不动，故C不符合；
D．降低反应的温度，反应速率减小，故D不符合；
故答案为：B；
（4）反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，SO₂的转化率在起始温度T₁=673K下随反应时间（t）的变化如下图，其他条件不变，仅改变起始温度为T₂=723K，温度升高，平衡逆向进行，二氧化硫的转化率减小，但反应速率增大，达到平衡需要的时间短，在图中画出温度T₂下SO₂的转化率随反应时间变化的预期结果示意图如图所示；

故答案为：．

点评 本题考查了热化学方程式书写方法，化学平衡的定量计算，平衡常数和转化率概念的应用，图象分析画法的分析应用，题目难度中等．