题目内容

硫酸的消费量常被作为国家工业发展水平的一种标志.工业合成硫酸最重要一步:2SO2(g)+O2 (g)?2SO3(g)△H<0.在一定条件下,将2mol SO2(g) 和1mol O2 (g) 充入2L密闭容器中,反应从起始到平衡后压强变为原来的11/15.回答下列问题:
(1)下表为2SO2(g)+O2 (g)?2SO3(g)反应的温度和压强对SO2转化率的影响:
压强/MPa
温度/℃
0.1 0.5 1 10 常压为1.01x105
=101kPa
=0.1MPa
400 99.2% 99.6% 99.7% 99.9%
500 93.5% 96.9% 97.8% 98.7%
600 73.7% 85.8% 89.5% 96.4%
你认为最好选择的压强是______理由是:______.
(2)请计算题干条件下SO2的平衡转化率及SO3(g)?SO2(g)+1/2O2 (g)的平衡常数,写出计算过程(最后一步不必算出精确数值):
(1)分析表中数据,压强在0.1MPa时转化率已很大,并且增大压强转化率变化不大,加压对设备要求高、增大投资和能耗,无需较高压强,
故答案为:0.1 MPa;常压时SO2的转化率已经很高,若加压对设备要求高、增大投资和能耗;
(2)设O2的物质的量变化为x.
2SO2(g)+O2 (g)?2SO3(g)
n(起始)mol     2       1           0
△n(变化)mol    2x      x           2x
n(平衡)mol    2-2x    1-x           2x
则:
2-2x+1-x+2x
2+1
=
11
15
   
解得:x=0.8mol
SO2的转化率为:
0.8mol×2
2mol
×100%=80%

该反应2SO2(g)+O2 (g)?2SO3(g) 平衡时的各物质的浓度为:
c(SO2)=(2mol-2×0.8mol)÷2L=0.2mol/L,
c(SO3)=2×0.8mol÷2L=0.8mol/L,
c(O2)=(1mol-0.8mol)÷2L=0.1mol/L,
则平衡常数为:k=
c(SO3)2
c(SO2)2?c(O 2)
=
(0.8mol/L)2
(0.2mol/L)2×0.1mol/L
=160L/mol

故SO3(g)?SO2(g)+
1
2
 O2 (g)的平衡常数为:k′=
1
k
=
1
160L/mol
=
1
160
mol
1
2
L-
1
2
)

答:SO2的平衡转化率为80%,平衡常数为
1
160
mol
1
2
L-
1
2
)
.
练习册系列答案
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(13分)I.硫酸的消费量常被作为一个国家工业发达水平的一种标志。下表为接触法制硫酸时,温度和压强对SO2转化率的影响:

     

 (1)硫酸工业在国民经济中占有重要的地位,请写出它的两种重要用途:         、      。

 (2)工业中催化氧化SO2采用常压而不用高压,理由是

                                                                                

II.实验室中,用如下图所示装置及所给药品(图中部分夹持仪器已略去)探究工业制硫酸接触室中的反应,并收集得到SO3。已知SO3熔点为16.8℃,沸点44.8℃,且SO3遇水剧烈反应。

(1)写出A装置中制取氧气的化学方程式:                    。

(2)B装置的作用除了将气体充分混合外,还有:

  ①                        ,②                              。

(3)加热硬质玻璃管时,若不断升高温度,对SO2生成O2生成SO3的化学反应有何影响

                                                                                            

(4)本实验装置虚框处还需接一装置,甲、乙、丙、三同学分别设计了a、b、c三套装置你认为不合理的是              ,理由是              .

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