Question

工业上以黄铁矿为原料生产硫酸，其中重要的一步是催化氧化（生产中保持恒温恒容条件）：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
（1）生产中为提高反应速率和SO₂的转化率，下列措施可行的是

 

A．向装置中充入N₂ B．向装置中充入过量的SO₂C．向装置中充入O₂ D．升高温度
（2）若在一定温度下，向一个容积可变的恒压容器中，通入3mol SO₂ 和2mol O₂及固体催化剂，发生上述反应，平衡时容器内气体体积为起始时的90%．保持同一反应温度，在相同容器中，将起始物质的量改为 5mol SO₂（g）、3.5mol O₂（g）、1mol SO₃ （g），下列说法正确的是

 

A．第一次平衡时反应放出的热量为294.9kJ
B．两次平衡SO₂的转化率相等
C．两次平衡时的O₂体积分数相等
D．第二次平衡时SO₃的体积分数等于

2

9

（3）生产中在550℃时，将2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于5L密闭容器中，SO₂转化为SO₃的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图1所示．反应达平衡后，体系总压强为0.10M Pa．试计算反应2SO₃?2SO₂+O₂ 在550℃时的平衡常数K=

 

．A、B表示不同压强下的平衡转化率，通常工业生产中采用常压的原因是：

 

，并比较不同压强下的平衡常数：K（0.10MPa）

 

 K（1.0MPa）（填“＜”或“＞”或“=”）．
（4）沉淀物并非绝对不溶，且在水及各种不同的溶液中溶解度有所不同，同离子效应、络合物的形成等都会使沉淀物的溶解度有所改变．已知AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，如图2是某温度下AgCl在NaCl溶液中的溶解情况．由以上信息可知：
①由图知该温度下AgCl的溶度积常数为

 

．
②AgCl在NaCl溶液中的溶解出现如图所示情况（先变小后变大）的原因是：

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的调控作用,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）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；
（2）A、根据体积之比等于物质的量之比计算平衡时混合气体总的物质的量，再利用差量法计算参加反应的二氧化硫的物质的量，结合热化学方程式计算放出的热量；
B、恒温恒压，两次达到平衡状态相同分析计算判断；
C、恒温恒压，两次达到平衡状态相同分析判断
D、根据A计算可知，原平衡时SO₃的体积分数为

1mol

4.5mol

=

2

9

；
（3）根据化学平衡计算的三段式进行计算，压强之比等于物质的量之比，依据平衡常数概念计算；
压强的增加引起SO₂转化率的变化并不明显，所以工业上直接采用常压，平衡常数随温度变化；
（4）①由AgCl的溶度积Ksp（AgCl）=c（Ag⁺）?c（Cl^-）计算；
②开始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺浓度变小了，但Cl^-浓度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-络合物，所以Ag⁺浓度又变大了．

解答： 解：（1）A、向装置中充入N₂，化学平衡不会移动，不会提高二氧化硫转化率，故A错误；
B、向装置中充入过量的SO₂，二氧化硫转化率降低，故B错误；
C、向装置中充入过量的O₂，化学平衡正向移动，会提高二氧化硫转化率，故C正确；
D、升高温度，化学平衡逆向移动，二氧化硫的转化率减小，故D错误．
故选：C；
（2）A、由题意气体体积为起使时的90%，则反应后总的物质的量为起始时的90%，平衡时总物质的量为（3mol+2mol）×90%=4.5mol，则平衡时各组成物质的量变化为：
  2SO₂+O₂?2SO₃物质的量减少△n
  2    1    2              1
1mol  0.5mol 1mol  （3mol+2mol）-4.5mol=0.5mol
此时放出的热量为196.6KJ×

0.5mol

1mol

=98.3KJ，故A错误；
B、2SO₂+O₂?2SO₃
起始量（mol）  3     2     0
变化量（mol）  x    0.5x   x
平衡量（mol）3-x   2-0.5x  x
反应后总的物质的量为起始时的90%，3-x+2-0.5x+x=4.5，x=1mol，二氧化硫转化率=

1mol

3mol

×100%=

1

3

；
保持同一反应温度，在相同容器中，将起始物质的量改为 5mol SO₂（g）、3.5mol O₂（g）、1mol SO₃（g），转化为起始量为6molSO₂（g）、4molO₂，恒压条件下两次平衡时等效平衡，平衡后二氧化硫应为4mol，转化率=

1mol

5mol

×100%=20%，故B错误；
C、依据B分析可知等效平衡状态，氧气体积分数相同，故C正确；
D、原平衡时SO₃的体积分数为

1mol

4.5mol

=

2

9

，故D正确；
故答案为：CD； 
（3）体系总压强为0.10M Pa，此时二氧化硫的转化率为80%
               2SO₂+O₂

催化剂

△

2SO₃
起始量（mol）  2      1          0
变化量 （mol）2×0.8  0.8    2×0.8
平衡量 （mol） 0.4   0.2        1.6
平衡时各物质的浓度为：c（SO₂）=0.08mol/L，c（O₂）=0.04mol/L，c（SO₃）=0.32mol/L 代入平衡常数的计算式得到
平衡常数K=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

=

0.322

0.082×0.04

=400，
则反应2SO₃?2SO₂+O₂ 在550℃时的平衡常数K=

1

400

=2.5×10^-3；
从图象中可以看出，常压SO₂就可以达到较高的转化率，压强的增加引起SO₂转化率的变化并不明显，加压必须增大投资以解决增加设备和提供能量问题，所以工业上直接采用常压，平衡常数随温度变化，不随压强变化，平衡常数不变；
故答案为：2.5×10^-3；常压下400～500°C，SO₂转化率已经很高了，加压必须增大投资以解决增加设备和提供能量问题；=；
（4）①当c（Ag⁺）=10^-5mol/L时，c（Cl^-）=10^-7mol/L，所以AgCl的溶度积常数Ksp=c（Ag⁺）?c（Cl^-）=10^-5mol/L×10^-7mol/L=10^-12（mol/L）²，
故答案为：10^-12；
②开始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺浓度变小了，但Cl^-浓度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-络合物：AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，所以Ag⁺浓度又变大了，
故答案为：开始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag+浓度变小了，但Cl^-浓度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-络合物，所以Ag+浓度又变大了．

点评：本题考查了平衡影响因素，平衡计算分析，注意平衡建立和反应条件选择的方法和依据及平衡常数计算应用，沉淀溶解平衡以图象分析为基础，题目难度较大．