题目内容
硫酸生产主要有硫磺法和硫铁矿法等，这两种制法均经过催化氧化步骤．
（1）钒触媒（V2O5）能加快SO2的氧化速率，此过程中SO2先与V2O5反应生成V2O4．该过程的化学方程式可表示为______．
（2）为测定过程中混合气的SO2体积分数，选用0.0500mol/LI2的标准溶液、淀粉溶液进行测定．已知：V（耗用I2标准溶液）=10.00mL，V（采集烟气）=100.0mL（已折算为标准状况），则烟气中SO2的体积分数为______．
（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）在温度相同、体积均为1L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下．
已知：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H=-98.3kJ?mol-1．
| 容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
| 反应物投入量 | 2molSO2、1molO2 | 2molSO3 | mmolSO2、nmolO2、pmolSO3 |
| c（SO3）/mol?L-1 | 1.4 | 1.4 | 1.4 |
| 能量变化 | 放出akJ | 吸收bkJ | 吸收ckJ |
| SO2或SO3的转化率 | α1 | α2 | 12.5% |
解：（1）SO2先与V2O5反应生成V2O4，V2O5参与反应作氧化剂，本身被还原为V2O4则二氧化硫被氧化为三氧化硫，
故答案为：SO2+V2O5?V2O4+SO3；
（2）根据公式n=c×v，I2的物质的量为n=0.0500mol/L×0.01L=5×10-4mol，根据反应：
SO2 +I2 +2H2O=H2SO4+2HI
5×10-4mol 5×10-4mol
标准状况下的体积为5×10-4mol×22.4L/mol=1.12×10-2L．V（采集烟气）=100.0mL（已折算为标准状况），则烟气中SO2的体积分数为
=0.112．故答案为：0.112；
（3）当压强为0.1KPa时，SO2的转化率为0.90，SO2的转化率已很高，当压强为1.0KPa时，SO2的转化率为0.95；
此时，对设备、能源都有很高的要求，压强的增加引起SO2转化率的变化并不明显，经济上不划算，
故答案为：在常压时，SO2的转化率已很高，若加压，则对设备、能源等有较高的要求，经济上不划算；
（4）在温度相同、体积均为1L的三个密闭容器中，SO3的物质的量均为1mol．化学平衡状态的达到与化学反应途径无关．在相同的条件下，可逆反应，无论从正反应开始还是从逆反应开始，还是从既有反应物又有生成物开始，达到的化学平衡状态是相同的，平衡混合物中各组成物质的百分含量保持不变，就是等效平衡．三个密闭容器，保持恒温、恒容，最终c（SO3）=1.4 mol?L-1．三个容器中的反应为等效平衡．体积均为1L，最终n（SO3）=1.4 mol．
甲 2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H=-98.3kJ?mol-1．
起始量（mol） 2 1 0
变化量 （mol） 1.4 0.7 1.4-98.3kJ×
=68.81KJ
平衡量 （mol） 0.6 0.3
故a=68.81，α1=
=0.7，
乙容器保持恒温、恒容，和甲容器中反应为等效平衡．故b=98.3kJ×（2-1.4）/2=29.49kJ．该反应从三氧化硫开始，α2=
=0.3，α1+α2=0.7+0.3=1．
丙 2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H=-98.3kJ?mol-1．吸收ckJ说明反应从逆反应方向开始．
起始量（mol） m n p
变化量 （mol） 0.2 0.1 1.4÷（1-12.5%）-1.4
平衡量 （mol） m+0.2 n+0.1 1.4
P=1.4÷（1-12.5%）=1.6，c=98.3kJ×（1.6-1.4）/2=9.83
b+c=29.49+9.83=39.32kJ，
故答案为：1；1.6；39.32．
分析：（1）根据钒触媒（V2O5）能加快SO2的氧化速率，此过程中SO2先与V2O5反应生成V2O4，可看出钒元素的化合价从+5价降为+4价，所以，二氧化硫中的硫从+4价上升为+5价；
（2）碘单质具有氧化性，二氧化硫中+4价的硫具有还原性，发生反应：SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI；
（3）从图象中可以看出，当压强为0.1KPa时，SO2的转化率为0.90，当压强为1.0KPa时，SO2的转化率为0.95；
（4）2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H=-98.3kJ?mol-1，该反应为放热反应，恒温、恒容，放出的能量以及转化率与参加反应的物质的物质的量成正比．
点评：本题考查了硫酸的工业制取的生产原理应用．解题时需注意利用信息进行判断和书写化学方程式．该题还需掌握化学平衡的计算的基本方法．
故答案为：SO2+V2O5?V2O4+SO3；
（2）根据公式n=c×v，I2的物质的量为n=0.0500mol/L×0.01L=5×10-4mol，根据反应：
SO2 +I2 +2H2O=H2SO4+2HI
5×10-4mol 5×10-4mol
标准状况下的体积为5×10-4mol×22.4L/mol=1.12×10-2L．V（采集烟气）=100.0mL（已折算为标准状况），则烟气中SO2的体积分数为
=0.112．故答案为：0.112；（3）当压强为0.1KPa时，SO2的转化率为0.90，SO2的转化率已很高，当压强为1.0KPa时，SO2的转化率为0.95；
此时，对设备、能源都有很高的要求，压强的增加引起SO2转化率的变化并不明显，经济上不划算，
故答案为：在常压时，SO2的转化率已很高，若加压，则对设备、能源等有较高的要求，经济上不划算；
（4）在温度相同、体积均为1L的三个密闭容器中，SO3的物质的量均为1mol．化学平衡状态的达到与化学反应途径无关．在相同的条件下，可逆反应，无论从正反应开始还是从逆反应开始，还是从既有反应物又有生成物开始，达到的化学平衡状态是相同的，平衡混合物中各组成物质的百分含量保持不变，就是等效平衡．三个密闭容器，保持恒温、恒容，最终c（SO3）=1.4 mol?L-1．三个容器中的反应为等效平衡．体积均为1L，最终n（SO3）=1.4 mol．
甲 2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H=-98.3kJ?mol-1．
起始量（mol） 2 1 0
变化量 （mol） 1.4 0.7 1.4-98.3kJ×
=68.81KJ 平衡量 （mol） 0.6 0.3
故a=68.81，α1=
=0.7，乙容器保持恒温、恒容，和甲容器中反应为等效平衡．故b=98.3kJ×（2-1.4）/2=29.49kJ．该反应从三氧化硫开始，α2=
=0.3，α1+α2=0.7+0.3=1．丙 2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H=-98.3kJ?mol-1．吸收ckJ说明反应从逆反应方向开始．
起始量（mol） m n p
变化量 （mol） 0.2 0.1 1.4÷（1-12.5%）-1.4
平衡量 （mol） m+0.2 n+0.1 1.4
P=1.4÷（1-12.5%）=1.6，c=98.3kJ×（1.6-1.4）/2=9.83
b+c=29.49+9.83=39.32kJ，
故答案为：1；1.6；39.32．
分析：（1）根据钒触媒（V2O5）能加快SO2的氧化速率，此过程中SO2先与V2O5反应生成V2O4，可看出钒元素的化合价从+5价降为+4价，所以，二氧化硫中的硫从+4价上升为+5价；
（2）碘单质具有氧化性，二氧化硫中+4价的硫具有还原性，发生反应：SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI；
（3）从图象中可以看出，当压强为0.1KPa时，SO2的转化率为0.90，当压强为1.0KPa时，SO2的转化率为0.95；
（4）2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H=-98.3kJ?mol-1，该反应为放热反应，恒温、恒容，放出的能量以及转化率与参加反应的物质的物质的量成正比．
点评：本题考查了硫酸的工业制取的生产原理应用．解题时需注意利用信息进行判断和书写化学方程式．该题还需掌握化学平衡的计算的基本方法．
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（4）在温度相同、体积均为1L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下．
已知：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H=-98.3kJ?mol-1．
则α1+α2=______，p=______mol，b+c=______kJ．
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（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______．
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已知：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H=-98.3kJ?mol-1．
| 容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
| 反应物投入量 | 2molSO2、1molO2 | 2molSO3 | mmolSO2、nmolO2、pmolSO3 |
| c（SO3）/mol?L-1 | 1.4 | 1.4 | 1.4 |
| 能量变化 | 放出akJ | 吸收bkJ | 吸收ckJ |
| SO2或SO3的转化率 | α1 | α2 | 12.5% |