Question

在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g）△H＜0．查阅资料知SO₃熔点16.83℃，沸点44.8℃．

（1）600℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO₂，O₂，SO₃物质的量变化如图1．
①该反应能自发进行的原因是

 

．
②据图判断，该反应处于平衡状态的时间是

 

．
③据图判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是

 

（用文字表达）．
④该反应的化学平衡常数表达式 K=

 

（2）某化学研究学习小组用图2的装置组装设计了一个实验，以测定SO₂转化为SO₃的转化率，仪器的连接顺序是a→h→i→b→c→f→g→d→e．
①为提高SO₂的转化率，实验时Ⅰ处滴入浓硫酸与Ⅱ处加热催化剂的先后顺序是

 

．
②在Ⅰ处用大火加热烧瓶时SO₂的转化率会

 

．（填“填大”“不变”或“减小”）
③用n mol Na₂SO₃粉末与足量浓硫酸进行此实验，当反应结束时，继续通入O₂一段时间后，称得Ⅲ处增重 m g，则本实验中SO₂的转化率为

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）①根据△G=△H-T△S判断；
②根据物质浓度不再变化时反应处于平衡状态判断；
③由图可知，反应进行至20min时，改变体积，平衡向正反应移动，瞬间只有氧气的浓度增大；
④依据化学方程式结合平衡常数概念书写平衡常数表达式；
（2）①先加热催化剂再滴入浓硫酸，能保证产生的二氧化硫尽可能多的转化为三氧化硫；
②根据温度升高，反应速率加快，产生二氧化硫的速率过快，在装置Ⅱ中来不及转化为三氧化硫；
③根据S元素守恒计算消耗的物质的量，可计算转化率．

解答： 解：（1）①在反应2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g）中，△S＜0，△H＜0，但焓变影响较大，熵变影响较小，当温度较低时△G=△H-T△S＜0，反应可以自发，故答案为：反应放热，对反应影响较大，虽然熵减，但对反应影响较小；
②反应混合物各物质的物质的量不变化，说明反应处于平衡状态，由图可知在15-20min和25-30min出现平台，各组分的物质的量不变，反应处于平衡状态，
故答案为：15-20min、25-30min；                 
③由图可知，反应进行至20min时，平衡向正反应移动，瞬间只有氧气的浓度增大或物质的量，故答案为：增大氧气的浓度（或物质的量）；
④在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），该反应的平衡常数表达式为：

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

，
故答案为：

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

；
（2）①为保证产生的二氧化硫尽可能多的转化为三氧化硫，应先加热催化剂再滴入浓硫酸，故答案为：先加热Ⅱ处催化剂；②③
②温度升高，反应速率加快，产生二氧化硫的速率过快，在装置Ⅱ中来不及转化为三氧化硫，所以二氧化硫的转化率减小，故答案为：减小；
③n mol Na₂SO₃粉末与足量浓硫酸反应生成nmol二氧化硫，当反应结束时，Ⅲ处增重的部分为未反应的二氧化硫，则转化了的二氧化硫的质量为：64n-m，所以实验中SO₂的转化率为

64n-m

64n

×100%，故答案为：

64n-m

64n

×100%．

点评：本题考查了反应进行的方向、平衡状态的判断、平衡常数的概念、反应条件的控制、化学方程式的计算，有一定的统合性，难度中等．