题目内容

(2011?镇江一模)工业上生产硫酸时,利用催化氧化将SO2转化为SO3是一个关键步骤.
(1)某温度下,SO3(g)?SO2(g)+
12
O2(g);△H=+98kJ?mol-1.开始时在100L的密闭容器中加入4.0mol SO2(g)和10.0molO2(g),当反应达到平衡时共放出热量196kJ,该温度下平衡常数K=
0.3
0.3
.
(2)一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2,发生下列反应:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)达到平衡后改变下述条件,SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大的是
A、C、F
A、C、F
.
A.保持温度和容器体积不变,充入2mol SO3
B.保持温度和容器体积不变,充入2mol N2
C.保持温度和容器体积不变,充入0.5mol SO2和0.25mol O2
D.保持温度和容器内压强不变,充入1mol SO3
E.升高温度
F.移动活塞压缩气体
(3)某人设想以如图所示装置用电化学原理生产硫酸,写出通入SO2的电极的电极反应式
SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+
SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+
.

(4)若通入H2O的速率为13.4mL?min-1,为稳定持续生产,硫酸溶液的浓度应维持不变,则左侧SO2的流入速率(标准状况)应为
2.59
2.59
L?min-1.
分析:(1)利用三段式法计算平衡浓度,根据平衡常数表达式计算;
(2)根据平衡移动的方向判断;
(3)原电池负极发生氧化反应,SO2被氧化生成SO42-;
(4)电池的总反应式为:2SO2+2H2O+O2=2H2SO4,根据方程式计算,注意硫酸的浓度不变.
解答:解:(1)由SO3(g)SO2(g)+
1
2
O2(g);△H=+98kJ?mol-1可知:SO2(g)+
1
2
O2(g)SO3(g);△H=-98kJ?mol-1,
在100L的密闭容器中加入4.0mol SO2(g)和10.0molO2(g),当反应达到平衡时共放出热量196kJ,则消耗SO22mol,
      SO3(g) SO2(g)+
1
2
O2(g)
起始  0                 4.0mol    10.0mol  
转化:2mol              2.0mol    1.0mol           
平衡:2.0mol            2.0mol    9.0mol           
则平衡时:c(SO2)=0.02mol/L,c(O2)=0.09mol/L,c(SO3)=0.02mol/L,
所以k=
c(SO2)×
c(O2)
c(SO3)
=
0.02×
0.09
0.02
=0.3,
故答案为:0.3;
(2)A.保持温度和容器体积不变,充入2mol SO3,平衡向逆反应分析移动,则SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大,故A正确;
B.保持温度和容器体积不变,充入2mol N2,对平衡移动没有影响,各物质的浓度不变,故B错误;
C.保持温度和容器体积不变,充入0.5mol SO2和0.25mol O2,平衡向正反应方向移动,则SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大,故C正确;
D.保持温度和容器内压强不变,充入1mol SO3,处于等效平衡状态,浓度不变,故D错误;
E.升高温度,平衡向逆反应分析移动,SO3的浓度减小,故E错误;
F.移动活塞压缩气体,体积减小,各物质的浓度都增大,故F正确.
故答案为:A、C、F;
(3)原电池负极发生氧化反应,SO2被氧化生成SO42-,负极电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+,
故答案为:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+;    
(4)电池的总反应式为:2SO2+2H2O+O2=2H2SO4,1min内n(H2O)=
13.4g
18g/mol
=0.744mol,
设1min内通入xmolSO2,
则有:
98x
98x+(0.744-x)×18
=0.5

x=0.116(mol),
V(SO2)=0.116mol×22.4L/mol=2.59L,
故答案为:2.59L?min-1.
点评:本题考查较为综合,涉及化学平衡和电化学知识,题目难度中等,本题易错点为(4),注意根据浓度不变结合反应的化学方程式计算.
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