Question

工业制硫酸的过程中利用反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)+Q (Q＞0)，将SO2转化为SO3，尾气SO2可用NaOH溶液进行吸收。请回答下列问题：

（1）写出该可逆反应的化学平衡常数表达式 ；

（2）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2发生反应，下列说法中，正确的是 (填编号)。

a．若反应速率υ正(O2)=2υ逆(SO3)，则可以说明该可逆反应已达到平衡状态

b．保持温度和容器体积不变，充入2 mol N2，化学反应速率加快

c．平衡后移动活塞压缩气体，平衡时SO2、O2的百分含量减小，SO3的百分含量增大

d．平衡后升高温度，平衡常数K增大

将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应得到如下表中的两组数据：

实验编号	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
SO2	O2	SO2	O2
1	T1	4	2	x	0.8	6
2	T2	4	2	0.4	y	t

 

（3）实验1从开始到反应达到化学平衡时，υ(SO2)表示的反应速率为 ；

T1 T2 (选填“＞”、“＜”或“=”)，理由是 。尾气SO2用NaOH溶液吸收后会生成Na2SO3。现有常温下0.1mol/LNa2SO3溶液，实验测定其pH约为8，完成下列问题：

（4）该溶液中c(Na+)与 c(OH－) 之比为 。

该溶液中c(OH—) = c(H+)+ + （用溶液中所含微粒的浓度表示）。

（5）如果用含等物质的量溶质的下列各溶液分别来吸收SO2，则理论吸收量由多到少的顺序是 (用编号排序)

A．Na2SO3 B．Ba(NO3)2 C．Na2S D．酸性KMnO4

 

Answer 1

（1）K＝[SO3]2/([SO2]2[O2])

（2）c

（3）0.2 mol/(L· min)（2分）＞； 反应放热，温度升高平衡向左移动，反应物转化率低

（4）2×105 ； （2分）c(HSO3－)+2c(H2SO3)

（5）B＞C ＝D＞A

【解析】

试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，因此根据方程式可知其平衡常数表达式为K＝[SO3]2/([SO2]2[O2])。

（2）a、反应速率υ正(O2)=2υ逆(SO3)不能满足反应速率之比是相应的化学计量数之比，因此不能说明该可逆反应已达到平衡状态，a不正确；b、保持温度和容器体积不变，充入2 mol N2，物质的浓度不变，则化学反应速率不变，b不正确；c、平衡后移动活塞压缩气体，压强增大平衡向正反应方向移动，所以平衡时SO2、O2的百分含量减小，SO3的百分含量增大，c正确；D、正方应是放热反应，则平衡后升高温度，平衡向逆反应方向移动，所以平衡常数K减小，d不正确，答案选c。

（3）根据表中数据可知平衡时氧气的物质的量减少2mol－0.8mol＝1.2mol，则根据反应式可知生成三氧化硫2.4mol，其浓度为2.4mol÷2＝1.2mol/L，所以用三氧化硫表示的反应速率为1.2mol/L÷6min＝0.2 mol/(L· min)。X＝4mol－1.2mol×2＝1.6mol，而在t2时二氧化硫的平衡量是0.4mol，这说明t2时二氧化硫的转化率高。由于正方应是放热反应，所以降低温度才有利于SO2的转化，所以T1＞T2。

（4）pH约为8，因此溶液中c(OH－)＝10－6mol/L，溶液中钠离子浓度为0.2mol/L，所以该溶液中c(Na+)与 c(OH－) 之比为0.2mol/L ÷10－6mol/L ＝2×105 。根据质子守恒可知该溶液中c(OH—) ＝c(H+)+ c(HSO3－)+2c(H2SO3)。

（5）A、Na2CO3 吸收二氧化硫发生的反应为：Na2CO3+2SO2+H2O=2NaHSO3+CO2↑，1molNa2CO3 最多吸收二氧化硫2mol；B、Ba（NO3）2 吸收二氧化硫反应化学方程式为Ba（NO3）2+3SO2+2H2O＝BaSO4↓+2H2SO4+2NO↑：1molBa（NO3）2最多吸收二氧化硫3mol；C、Na2S 吸收二氧化硫发生的反应为：2Na2S+5SO2+2H2O=4NaHSO3+3S↓，1mol2Na2S最多反应二氧化硫2.5mol；D、酸性KMnO4溶液吸收二氧化硫的反应2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+，1molKMnO4最多反应二氧化硫2.5mol；计算分析吸收二氧化硫理论吸收量由多到少的顺序是B＞C=D＞A，故答案为：B＞C=D＞A。

考点：考查可逆反应的有关判断、计算以及溶液中离子浓度关系的有关判断与计算