题目内容

硫酸用途十分广泛,工业上合成硫酸时,将SO2转化为催化氧化是一个关键步骤。请回答下列问题:
(1)该反应在恒温恒容密闭容器中进行,判断其达到平衡状态的标志是  。(填字母)
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的消耗速率相等
e.容器中混合气体的密度保持不变
(2)某温度下,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-196 kJ?mol-1。在一个固定容积为5 L的密闭容器中充入0.20 mol SO2和0.10 mol O2,半分钟后达到平衡,测得容器中含SO3为0.18 mol,则v(O2)=    mol?L-1?min-1,放出的热量为            kJ。
(3)一定温度时,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。试分析工业生产中采用常压的原因是                 

(4)将一定量的SO2和0.7 molO2放入一定体积的密闭容器中,在550℃和催化剂作用下发生反应。反应达到平衡后,将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液,气体体积减少了21.28 L;再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,气体的体积又减少了5.6 L(以上气体体积均为标准状况下的体积)。则该反应达到平衡时SO2的转化率是多少?(要写出计算过程,计算结果保留一位小数。)


(1)bc   
(2)0.036  17.64
(3)在常压下该反应转化率已很高,若再加压,对设备要求高,同时要消耗大量的能源,不经济。
(4)94.7%

解析试题分析:(1)“变量不变达平衡”,a。反应物和生成物的浓度不变时达平衡,而不是相等,错误;b。SO2百分含量是变量,不变时达到平衡,正确;c.反应是在恒容的容器中进行,反应前后气体的物质的量会发生变化,故容器中气体的压强是变量,正确; d.SO3的生成速率与SO2的消耗速率是同一个方向,一定相等,错误;e.容器体积固定,气体的质量固定,气体的密度是定量,错误;
(2)v(O2)=v (SO3)/2=0.18÷5÷0.5÷2=0.036mol?L-1?min-1,放出的热量为196÷2×0.18=17.64kJ;
(3)在常压下该反应转化率已很高,若再加压,对设备要求高,同时要消耗大量的能源,不经济。
(4)通过过量NaOH溶液,被吸收的为SO2和SO3,物质的量为21.28÷22.4=0.95mol;剩余氧气的量为5.6÷22.4=0.25mol,反应的氧气为0.7-0.25=0.45mol,生成SO3的量为0.45×2=0.9mol;故剩余SO2的量为0.95-0.9=0.05mol,其始量为0.95+0.05=1.00mol,转化率为0.95÷1.00=0.95
考点:考查化学平衡计算及分析的有关问题。

练习册系列答案
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(17分)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)  K1  ?H < 0 (I)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)               K2  ?H < 0 (II)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=         (用K1、K2表示)。
(2)为研究不同条件对反应(II)的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2,10min时反应(II)达到平衡。测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol?L-1?min-1,则平衡后n(Cl2)=          mol,NO的转化率а1=       。其它条件保持不变,反应(II)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率а2        а1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2           (填“增大”“减小”或“不变”。若要使K2减小,可采用的措施是                             
(3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2,反应为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO2恰好完全反应得1L溶液A,溶液B为0.1mol?L?1的CH3COONa溶液,则两溶液中c(NO3?)、c(NO2-)和c(CH3COO?)由大到小的顺序为                   。(已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol?L?1,CH3COOH的电离常数K a=1.7×10-5mol?L?1,可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是             
a.向溶液A中加适量水       b.向溶液A中加适量NaOH
c.向溶液B中加适量水       d.向溶液B中加适量NaOH

煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为:C(s)+H2O(g)  CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是             (填字母,下同)
A.容器中的压强不变
B.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
C.v(CO)=v(H2O)
D.c(CO)=c(H2)
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:






/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
H2O
CO
H2
CO
1
650
2
4
1.6
2.4
5
2
900
1
2
0.4
1.6
3
3
900
a
b
c
d
t
 
①该反应的逆反应为       (填“吸”或“放”)热反应。
②若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3 min,则a、b应满足的关系是                                       (用含a、b的数学式表示)。
(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)  CH3OH(g) +H2O(g),如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2, 下列措施中能使 c(CH3OH)增大的是                   

A.升高温度
B.充入N2(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离出来
D.再充入0.5 mol CO2和1.5 mol H2

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