Question

工业制硫酸生产流程如图甲：

（ 1）在沸腾炉中，需要将黄铁矿粉碎的目的是

 

．
（2）在催化反应室，下列措施中有利于提高SO₂平衡转化率的有

 

．（填写编号）
a．减少压强         b．升高温度       c．不断补充空气       d．及时分离出SO₃
（3）在生产中，为提高催化剂效率采取的措施有

 

，

 

（答出2点）．
（4）在450℃、常压和钒催化条件下，在容积为VL的恒容容器中加入2n molSO₂和n mol O₂；判断反应达到平衡状态的标志是

 

．（填写编号）
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
反应达若平衡后测得平衡常数为K，此时O₂的转化率为x，则K和x的关系满足K=

 

．
（5）图乙中1、2表示该SO₂和O₂的反应在时刻t₁达到平衡、在时刻t₂因改变某个条件而发生变化的情况：
①图1中时刻t₂发生改变的条件是

 

．
②图2中时刻t₂发生改变的条件是

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,工业制取硫酸,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）黄铁矿粉碎会增大反应物的接触面积加快反应速度；
（2）提高SO₂平衡转化率，促进化学平衡向右移动，根据化学平衡移动影响因素判断；
（3）提高催化剂效率可以通过净化气体、控制温度在400～500℃、增大催化剂与反应气体的接触面积；
（4）根据化学平衡状态特征判断；根据“三段式”来进行计算得出结论；
（5）根据外界条件对化学平衡的影响判断．

解答： 解：（1）反应物接触面积越大，反应越剧烈，黄铁矿粉碎会增大反应物的接触面积，加快反应速度，故答案为：增大固体的接触面积，提高反应速率；
（2）提高SO₂平衡转化率，促进化学平衡向右移动，
a．正反应方向气体体积减小，减小压强，化学平衡向逆反应方向移动，故a错误；
b．正反应方向放热，升高温度，化学平衡向正反应方向移动，故b错误；
c．增大氧气浓度，化学平衡向右移动，故c正确；
d．减小生成物浓度，化学平衡向右移动，故d正确；
故选：cd；
（3）提高催化剂效率可以通过净化气体、控制温度在400～500℃、增大催化剂与反应气体的接触面积，
故答案为：净化气体、控制温度在400～500℃；增大催化剂与反应气体的接触面积等；
（4）a、SO₂和SO₃浓度相等，并不能说明各物质浓度不变，不能判断是否平衡，故a错误；
b、SO₂百分含量保持不变，即各物质浓度不再发生变化，达到化学平衡状态，故b正确；
c、反应前后气体物质的量不同，容器中气体的压强不变，则达到化学平衡状态，故c正确；
d、SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等，均为正反应方向，不能判断正逆反应速率是否相等，不能判断是否平衡，故d错误；
故选bc；
  根据题意：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），
初始物质的量：2n         n         0
变化物质的量：2nx        nx       2nx         
平衡物质的量：2n-2nx     n-nx      2nx
则平衡常数为K₁=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

=

( 2nx V )2

( 2n-2nx V )2?( n-nx V )

=

Vx2

n(1-x)3

，
故答案为：bc；

Vx2

n(1-x)3

；
（5）①图1中，t₂正逆反应速率同时同等程度增大，由于反应前后气体物质的量不同，增大压强化学平衡发生移动，即正逆反应速率变化程度不同，所以外界条件只能为加入催化剂，故答案为：加入催化剂；
②图2中时刻t₂SO₃浓度增大，SO₂浓度减小，即化学平衡向右移动，又由于在t₂时，二者浓度不变，即压强不变，或者说，不是因为压强变化而导致平衡的移动，只能为温度的影响，所以条件为降低温度，故答案为：降低温度．

点评：本题是一道综合性的考题，涉及化学反应速率、化学平衡常数、化学平衡的移动以及v-t图的知识，难度较大，综合性强．