题目内容

硫酸工业中SO2转化为SO3是重要的反应之一，在一定压强和催化剂作用下在2L密闭容器中充入0.8molSO2和2molO2发生反应：2SO2（g）+O2（g）
催化剂
加热
2SO3（g），SO2的转化率随温度的变化如下表所示：
温度°C 450 500 550 600
SO2的转化率% 97.5 95.8 90.50 80.0
（1）由表中数据判断△H
＜
＜
0（填“＞”、“=”或“＜”）
（2）能判断该反应是否达到平衡状态的是
ACF
ACF

A．容器的压强不变                    B．混合气体的密度不变
C．混合气体中SO3的浓度不变          D．C（SO2）=C（SO3）
E．v正（SO2）=v正（SO3）              F．v正（SO3）=2v逆（O2）
（3）某温度下经2min反应达到平衡后C（SO2）=0.08mol?L-1．
①0～2min之间，O2的反应速率为
0.08mol?L-1?min-1
0.08mol?L-1?min-1
．
②此时的温度为
600
600
℃．
③此温度下的平衡常数为
400
21
400
21
（可用分数表示）．
（4）若将平衡反应混合物的压强增大（假如体积可变），平衡将
正
正
向移动．
分析：（1）升高温度，可逆反应向吸热反应方向移动，根据平衡常数与温度变化关系确定焓变；
（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，据此解答，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）①根据SO2的转化率计算参加反应的SO2的物质的量，利用物质的量之比等于化学计量数之比计算反应的O2的物质的量，再根据v=
△C
△t
计算v（O2）；
②根据二氧化硫的转化率来分析；
③计算平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算；
（4）压强增大，平衡向气体体积减少的方向移动．
解答：解：（1）升高温度，平衡向吸热方向移动，根据表格知，温度越高，化学平衡常数越小，说明平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，即△H＜0，
故答案为：＜；
（2）A．随反应进行气体的物质的量减少，压强减少，容器中压强不变，说明到达平衡状态，故A正确；
B．随反应进行气体的质量不变，容器的体积也不变，密度不变，混合气体的密度不变，不能说明到达平衡状态，故B错误；
C．混合气体中SO3的浓度不变，能说明到达平衡状态，故C正确；
D．反应到达平衡时个物质的浓度不变，但不一定C（SO2）=C（SO3），所以不能作为达平衡状态的标志，故D错误；      
E．在任何时刻v正（SO2）=v正（SO3），所以不能作为达平衡状态的标志，故E错误；             
F．v正（SO3）=2v逆（O2）不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比，说明到达平衡状态，故F正确；
故选：ACF；    
（3）①参加反应的SO2的浓度0.4mol?L-1-0.08mol?L-1=0.32mol?L-1，故参加反应的O2为0.32mol?L-1×
1
2
=0.16mol?L-1，故v（O2）=
0.16mol?L -1
2min
=0.08mol/（L?min），故答案为：0.08mol?L-1?min-1；
②二氧化硫的转化率为
0.32mol?L -1
0.4mol?L -1
×100%=80%，所以此时的温度为600℃，故答案为：600；
③2SO2（g）+O2（g）
催化剂
加热
2SO3（g），
反应开始（mol/L）   0.4             1            0   
反应（mol/L）       0.32           0.16          0.32              
平衡 （mol/L）      0.08           0.84         0.32
平衡常数K=
 (0.32) 2
(0.08) 2×0.84         
=
400
21
，
故答案为：
400
21
；
（4）该反应正向是一个气体体积减少的反应，所以压强增大，平衡向正反应方向移动，故答案为：正．
点评：本题考查了影响化学平衡移动的因素、平衡状态的判断、反应速率的计算、平衡常数的计算等知识点，注意利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算．
练习册系列答案
相关题目
（2011?如皋市模拟）工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2、微量的SO3和酸雾．为了保护环境，同时提高硫酸工业的综合经济效益，应尽可能将尾气中的SO2转化为有用的副产品．请按要求回答下列问题：
（1）将尾气通入氨水中，能发生多个反应，写出其中可能发生的两个氧化还原反应的化学方程式：
2（NH4）2SO3+O2═2（NH4）2SO4
2（NH4）2SO3+O2═2（NH4）2SO4
、
2NH4HSO3+O2═2NH4HSO4
2NH4HSO3+O2═2NH4HSO4
．
（2）在尾气与氨水反应所得到的高浓度溶液中，按一定比例加入氨水或碳酸氢铵，此时溶液的温度会自行降低，并析出晶体．
①导致溶液温度降低的原因可能是
反应吸热
反应吸热
；
②析出的晶体可用于造纸工业，也可用于照相用显影液的生产．已知该结晶水合物的相对分子质量为134，则其化学式为
（NH4）2SO3?H2O
（NH4）2SO3?H2O
；
③生产中往往需要向溶液中加入适量的对苯二酚等物质，其目的是
防止亚硫酸铵被氧化
防止亚硫酸铵被氧化
．
（3）能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是
BC
BC
．（填字母）
A．NaOH溶液、酚酞试液 
B．KMnO4溶液、稀H2SO4
C．水、淀粉溶液    
D．氨水、酚酞试液．
硫酸工业中2SO2（g）+O2（g）
催化剂
2SO3（g）；△H＜0（放热反应）有关实验数据如下：


压强

SO2的
转化率
温度		 1×105 Pa 5×105 Pa 10×105 Pa 50×105 Pa 100×105 Pa
450℃ 97.5% 98.9% 99.2% 99.6% 99.7%
550℃ 85.6% 92.9% 94.9% 97.7% 98.3%
（1）在生产中常用过量的空气是为了
使平衡正向移动，提高SO2的转化率
使平衡正向移动，提高SO2的转化率
．
（2）高温对该反应有何影响？
高温使反应速率加快，缩短了达到平衡所需的时间，但是对SO2的转化不利
高温使反应速率加快，缩短了达到平衡所需的时间，但是对SO2的转化不利
，实际生产中采用400～500℃的温度除了考虑速率因素外，还考虑到
催化剂在该温度下活性最强，催化效果最佳
催化剂在该温度下活性最强，催化效果最佳
．
（3）增大压强对上述反应有何影响？
加快反应速率，且使平衡正向移动，有利于SO2转化和SO3的生成
加快反应速率，且使平衡正向移动，有利于SO2转化和SO3的生成
，但工业上又常采用常压进行反应，其原因是
常压时SO2的转化率已经很高，无采用高压的必要，况且，采用高压还受动力、设备等条件的限制，提高了成本
常压时SO2的转化率已经很高，无采用高压的必要，况且，采用高压还受动力、设备等条件的限制，提高了成本
．
（4）常用浓H2SO4而不用水吸收SO3是由于
用水吸收SO3易形成酸雾，吸收效果差，而用浓H2SO4吸收则不易形成酸雾，吸收效果好
用水吸收SO3易形成酸雾，吸收效果差，而用浓H2SO4吸收则不易形成酸雾，吸收效果好
，尾气中SO2必须回收，主要是为了
防止空气污染
防止空气污染
．
工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2，微量的SO3和酸雾．为了保护环境，同时提高硫酸工业的综合经济效益，应尽可能将尾气中的SO2转化为有用的副产品．请按要求回答下列问题：
（1）工业制备硫酸时硫铁矿燃烧的设备是
沸腾炉
沸腾炉
，反应的化学方程式为
4FeS2+11O2
 高温 
.
 
2Fe2O3+8SO2
4FeS2+11O2
 高温 
.
 
2Fe2O3+8SO2
．
（2）将尾气通入氨水中，能发生多个反应，写出其中可能发生的任意一个氧化还原反应的化学方程式：
2（NH4）2SO3+O2═2（NH4）2SO4或2NH4HSO3+O2═2NH4HSO4；
2（NH4）2SO3+O2═2（NH4）2SO4或2NH4HSO3+O2═2NH4HSO4；
．
（3）能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是
BC
BC
．（填字母）
A．NaOH溶液、酚酞试液    
B．KMn04溶液、稀H2SO4
C．碘水、淀粉溶液    
D．氨水、酚酞试液
（4）在制各硫酸的过程中，对废液、废热和废渣的处理正确的是：
．
a．污水用石灰乳处理
b．废渣用来造水泥、炼铁
c．设置“废热”锅炉产生蒸气来供热或发电．
硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位．
（1）硫酸的最大消费渠道是化肥工业，用硫酸制造的常见化肥有
硫酸铵或硫酸氢铵或硫酸锌或硫酸钾
硫酸铵或硫酸氢铵或硫酸锌或硫酸钾
（任写一种）．
（2）硫酸生产中，根据化学平衡原理来确定的条件或措施有
D
D
（填写序号）．
A．矿石加入沸腾炉之前先粉碎     B．使用V2O5作催化剂
C．转化器中使用适宜的温度       D．净化后的炉气中要有过量的空气
E．催化氧化在常压下进行         F．吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3
（3）在硫酸工业中，通过下列反应使二氧化硫转化为三氧化硫：
2SO2（g）+O2（g）
 催化剂 
.
 
2SO3（g）△H=-98.3kJ?mol-1
在实际工业生产中，常采用“二转二吸法”，即将第一次转化生成的SO2分离后，将未转化的SO2进行二次转化，假若两次SO2的转化率均为95%，则最终SO2的转化率为
99.75%
99.75%
．
（4）硫酸的工业制法过程涉及三个主要的化学反应及相应的设备（沸腾炉、转化器、吸收塔）．
①三个设备分别使反应物之间或冷热气体间进行了“对流”．请简单描述吸收塔中反应物之间是怎样对流的．
从接触室中出来的热气体SO2、O2、N2、SO3，在吸收塔的底部进入，从下向上运动；
从吸收塔顶部喷洒冷的浓硫酸，从上向下运动；热气体SO3与冷的浓硫酸相对流动，进行热量交换．
从接触室中出来的热气体SO2、O2、N2、SO3，在吸收塔的底部进入，从下向上运动；
从吸收塔顶部喷洒冷的浓硫酸，从上向下运动；热气体SO3与冷的浓硫酸相对流动，进行热量交换．
．
②工业生产中常用氨-酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染、废物利用的目的．用化学方程式表示其反应原理．（只写出2个方程式即可）
SO2+2NH3?H2O═（NH4）2SO3，（NH4）2SO3+H2SO4═（NH4）2SO4+SO2↑+H2O
SO2+2NH3?H2O═（NH4）2SO3，（NH4）2SO3+H2SO4═（NH4）2SO4+SO2↑+H2O
．
（2012?丰台区一模）近年来，为提高能源利用率，西方提出共生系统．特指为提高经济效益，人类生产活动尽可能多功能化．共生工程将会大大促进化学工业的发展．
（1）由于共生工程的应用，利用发电厂产生的SO2制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，该电池电动势为1.06V．实际过程中，将SO2通入电池的
负
负
极（填“正”或“负”），负极反应式为
SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+
SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+
．用这种方法处理SO2废气的优点是
利用上述电池，可回收大量有效能，副产品为H2SO4，减少环境污染，实现（能质）共生
利用上述电池，可回收大量有效能，副产品为H2SO4，减少环境污染，实现（能质）共生
．
（2）以硫酸工业的SO2尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料，可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质．合成路线如图：

①生产中，向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是
防止亚硫酸铵被氧化
防止亚硫酸铵被氧化
．
②下列有关说法正确的是
ABCD
ABCD
．
A．反应Ⅰ中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙
B．反应III中发生反应的化学方程式为CaSO4+4C
 高温 
.
 
CaS+4CO↑
C．反应IV需控制在60～70℃，目的之一是减少碳酸氢铵的分解
D．反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥
③反应V中选用了40%的乙二醇溶液，温度控制在25℃，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液原因是
K2SO4在有机溶剂乙二醇中溶解度小，能充分析出
K2SO4在有机溶剂乙二醇中溶解度小，能充分析出
．
④（NH4）2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统．写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式
4（NH4）2SO3+2NO2=4（NH4）2SO4+N2
4（NH4）2SO3+2NO2=4（NH4）2SO4+N2
．

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