Question

19．工业上以黄铁矿（主要成分FeS₂）为原料生产硫酸，其中重要的一步是催化氧化：
2SO₂（g）+O₂（g）$?_{△}^{催化剂}$2SO₃（g）△H=-92.3KJ/mol
将一定量的SO₂和空气放入体积不变的密闭容器中进行反应．请回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c（SO{\;}_{3}）{\;}^{2}}{c（SO{\;}_{2}）{\;}^{2}c（O{\;}_{2}）}$；
（2）判断该反应达到平衡状态的标志是BC．
A．SO₂、O₂、SO₃浓度之比为2：1：2           
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
（3）在一密闭容器中充入amolSO₂和一定量O₂，当放出393.2kJ热量时，a的数值为C．
A． 4    B．＜4    　　　　C．＞4  　　　　D．无法判断
（4）下列措施中有利于提高SO₂平衡转化率的有CD
A．升高温度   B．增大容器的体积C．向装置中再充入O₂  D．及时分离出SO₃
E．向装置中再充入一些SO₂ F．改变反应的催化剂．

Answer 1

分析 （1）根据平衡常数等于生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积计算；
（2）当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（3）根据2SO₂（g）+O₂（g）$?_{△}^{催化剂}$2SO₃（g）△H=-92.3KJ/mol，说明2mol二氧化硫与1mol氧气完全反应到底放出的热量为92.3KJ，所以当放出393.2kJ热量时，参与反应的二氧化硫为$\frac{393.2kJ}{92.3KJ}$×2mol=8.52mol，又可逆反应不能反应到底，所以a＞8.52mol，据此分析；
（4）该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应，欲提高SO₂的转化率，则改变条件使平衡向正反应方向移动，据此分析；

解答 解：（1）平衡常数等于生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积，则K=$\frac{c（SO{\;}_{3}）{\;}^{2}}{c（SO{\;}_{2}）{\;}^{2}c（O{\;}_{2}）}$，故答案为：$\frac{c（SO{\;}_{3}）{\;}^{2}}{c（SO{\;}_{2}）{\;}^{2}c（O{\;}_{2}）}$；
（2）A．可逆反应到达平衡时SO₂、O₂、SO₃浓度之比不一定为2：1：2，不能说明到达平衡状态，故错误；
B．可逆反应达到平衡状态时，各物质的百分含量不变，SO₂百分含量保持不变，说明到达平衡状态，故正确；
C．随反应进行气体的物质的量减小，恒温恒容下，容器内气体压强减小，当容器中气体的压强不变，说明到达平衡状态，故正确；
D．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率都表示正反应速率，反应始终二者都按1：1进行，不能说明到达平衡状态，故错误；
E．混合气体的质量不变，容器的体积不变，所以密度始终不变，不能说明到达平衡状态，故错误；
故选BC；
（3）根据2SO₂（g）+O₂（g）$?_{△}^{催化剂}$2SO₃（g）△H=-92.3KJ/mol，说明2mol二氧化硫与1mol氧气完全反应到底放出的热量为92.3KJ，所以当放出393.2kJ热量时，参与反应的二氧化硫为$\frac{393.2kJ}{92.3KJ}$×2mol=8.52mol，又可逆反应不能反应到底，所以a＞8.52mol，故选：C；
（4）A．升高温度，平衡向逆反应方向移动，降低了二氧化硫的转化率，故错误；
B．增大容器的体积，相当于减小压强，平衡向逆反应方向移动，降低了二氧化硫的转化率，故错误；
C．向装置中再充入O₂，氧气浓度增大，平衡向正反应方向移动，提高了二氧化硫的转化率，故正确；
D．及时分离出SO₃，即减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，提高了二氧化硫的转化率，故正确；
E．向装置中再充入一些SO₂，虽然平衡向正反应方向移动，但二氧化硫的转化率仍然降低，故错误；
F．改变反应的催化剂只改变反应速率，不改变平衡，所以不能提高二氧化硫的转化率，故错误；
故选CD；

点评 本题考查平衡常数的表达式、平衡状态的判断、影响化学平衡的因素等知识点，对于反应前后气体的计量数之和不相等的可逆反应来说，可从浓度、温度、颜色、压强、百分含量等角度判断是否达到平衡状态．