Question

17．I：工业制硫酸时，利用接触氧化反应将SO ₂转化为SO₃是一个关键步骤．
（1）某温度下，2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H=-197kJ/mol．开始时在10L的密闭容器中加入8.0mol SO₂（g）和20.0 mol O₂（g），当反应达到平衡时共放出394kJ的热量，该温度下的平衡常数K=0.56（mol/L）^-1（保留两位有效数字），若升高温度时，K将减小（填“增大、减小或不变”）．
（2）若体积不变的条件下，下列措施中有利于提高SO₂的转化率条件是AC（填字母）．
A．通入氧气    B．移出氧气    C．增大压强    D．减小压强    E．加入催化剂
（3）根据下表提供的不同条件下SO₂的转化率（%）的数据，试选择该反应的适宜条件
（以V₂O₅作催化剂）温度450℃；压强1×10⁵Pa，选择此压强的理由再增压转化率增大不明显，加大成本

	1×l05 Pa	5×l05 Pa	10×l05 Pa	50×l05 Pa	100×l05 Pa
450℃	97.5	98.9	99.2	99.6	99.7
500℃	85.6	92.9	94.9	97.7	98.3

（4）能判断该反应达到平衡状态的依据是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）

Answer 1

分析 （1）根据热化学方程式及放出的热量可计算出平衡时各物质的物质的量，进而求得平衡浓度，根据平衡常数等于生成物浓度系数次幂之积除以反应物浓度系数次幂之积求得平衡常数，根据温度对平衡的影响判断K的变化；
（2）A．可逆反应中增加一种反应物的浓度可以提高另一种反应物的转化率；
B．减小一种反应物的浓度可以降低另一种反应物的转化率；
C．增大压强，平衡向体积减小的方向移动；
D．减小压强，平衡向体积增大的方向移动；
E．加入催化剂，对平衡没有影响；
（3）根据表中数据，在温度一定时，压强对转化率的影响，在压强一定时，温度对转化率的影响，据此选择合适的条件；
（4）根据正逆反应速率相等、各组份的组成不变以及某些外部特征可判断反应是否处于平衡状态．

解答 解：（1）根据反应2SO₂（g）+O ₂（g）?2SO₃（g）△H=-197kJ/mol，当放出394kJ的热量时，生成SO₃的物质的量为394/197×2mol=4mol，所以平衡时SO₂的浓度为 $\frac{8.0mol-4mol}{10L}$=0.4mol/L，SO₃的浓度为0.4mol/L，O₂的浓度为 $\frac{20mol-2mol}{10L}$=1.8mol/L，所以K=$\frac{0.42}{0.42×1.8}$=0.56，该反应为放热反应，所以升高温度平衡向逆反应方程移动，平衡常数减小，
故答为：0.56；减小；
（2）A．可逆反应中增加一种反应物的浓度可以提高另一种反应物的转化率，所以通入氧气，二氧化硫的转化率提高，故A正确；
B．减小一种反应物的浓度可以降低另一种反应物的转化率，所以移出氧气，二氧化硫的转化下降高，故B错误；
C．该反应为体积减小的反应，增大压强，平衡向体积减小的方向移动，二氧化硫的转化率提高，故C正确；
D．减小压强，平衡向体积增大的方向移动，二氧化硫的转化率减小，故D错误；
E．加入催化剂，对平衡没有影响；
故选AC；
（3）根据表中数据，在温度一定时，压强越大，二氧化硫的转化率越高，但增加的幅度不大，在压强一定时，温度越高转化率越小，考滤生成成本等因素，所以选择的条件是450℃，1×10⁵Pa，
故答案为：450℃；1×10⁵Pa；
（4）A．该反应为体积减小的反应，所以容器的压强不变，反应达到平衡状态，故A正确；
B．该反应前后气体质量守恒，体积不变，所以混合气体的密度不变，不能判断反应是否处于平衡状态，故B错误；
C．混合气体中SO₃的浓度不变，则反应处于平衡状态，故C正确；
D．C（SO₂）=C（SO₃），不能说明正逆反应速率是否相等，故D错误；
E．v 正（SO₂）=v 正（SO₃），都是指正反应速率，不能确定与逆反应的关系，故E错误；
F．v 正（SO₃）=2v 逆（O₂），说明正逆反应速率相等，所以反应处于平衡状态，故F正确，
故选：ACF．

点评 本题考查了平衡状态的判断、化学平衡的影响因素及平衡常数的有关计算等知识点，难度中等，答题时注意分析表中数据，总结规律．