Question

12．二氧化硫是常用的工业原料，但也是大气的主要污染物．综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一．已知：硫酸生产中，将SO₂催化氧化成SO₃的化学方程式为：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）． 将2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L密闭容器中，在350℃和450℃条件下得到如下数据，回答下列问题：

实验温度/℃	350	450
平衡时n（SO3）/mol	1.6	1.5

（1）450℃达到平衡时O₂的浓度为0.025mol/L．
（2）该反应的平衡常数K的表达式=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$．
（3）350℃时，平衡常数K=800（填具体数值），升高温度，K值减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）为了提高SO₂的平衡转化率，可以采取的措施有AD．
A．增大压强                B．降低压强             C．升高温度
D．增加O₂的浓度           E．增加SO₂的浓度       F．使用催化剂．

Answer 1

分析 （1）450℃达到平衡时n（SO₃）=1.5mol，根据方程式可知△n（O₂）=$\frac{1}{2}$△n（SO₃），平衡时氧气物质的量=氧气起始物质的量-△n（O₂），再根据c=$\frac{n}{V}$计算平衡时氧气浓度；
（2）化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
（3）将2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L密闭容器中，350℃达到平衡时n（SO₃）=1.6mol，则：
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始浓度（mol/L）：0.2     0.1       0
变化浓度（mol/L）：0.16    0.08      0.16 
平衡浓度（mol/L）：0.04    0.02      0.16
再根据K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$计算平衡常数；
由表中数据可知，升高温度，三氧化硫的物质的量减小，说明升高温度平衡逆向移动；
（4）提高SO₂的平衡转化率，应改变条件使平衡正向移动，但不能只增大二氧化硫的浓度，否则二氧化硫转化率降低．

解答 解：（1）450℃达到平衡时n（SO₃）=1.5mol，根据方程式可知△n（O₂）=$\frac{1}{2}$△n（SO₃）=0.75mol，平衡时氧气物质的量=1mol-0.75mol=0.25mol，故平衡时氧气浓度为$\frac{0.25mol}{10L}$=0.025mol/L，
故答案为：0.025mol/L；
（2）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$，故答案为：$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$；
（3）将2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L密闭容器中，350℃达到平衡时n（SO₃）=1.6mol，则：
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始浓度（mol/L）：0.2     0.1       0
变化浓度（mol/L）：0.16    0.08      0.16
平衡浓度（mol/L）：0.04    0.02      0.16
故平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{0.1{6}^{2}}{0.0{4}^{2}×0.02}$=800；
由表中数据可知，升高温度，三氧化硫的物质的量减小，说明升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，
故答案为：800；减小；
（4）A．正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，SO₂的平衡转化率增大，故A正确；
B．降低压强，平衡逆向移动，SO₂的平衡转化率减小，故B错误；
C．由表中数据可知，升高温度，三氧化硫的物质的量减小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，SO₂的平衡转化率减小，故C错误；
D．增加O₂的浓度，平衡正向移动，SO₂的平衡转化率增大，故D正确；
E．增加SO₂的浓度，SO₂的平衡转化率减小，故E错误；
F．使用催化剂，不影响平衡移动，SO₂的平衡转化率不变，故F错误，
故选：AD．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素，难度不大，注意对基础知识的理解掌握．