Question

3．工业制硫酸过程中，SO₂的催化氧化是主要反应之一．为了研究外界条件对该反应的影响，将0.050mol SO₂（g）和0.030mol O₂（g）放入容积为1L的密闭容器中，反应：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，在一定条件下达到平衡，测得c（SO₃）=0.040mol/L．
（每空4分，共20分）
（1）判断该反应达到平衡状态的标志是BC（填字母）
A．SO₂和SO₃浓度相等 B．SO₂百分含量保持不变C．容器中气体的压强不变  D．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等  E．容器中混合气体的密度保持不变
（2）当该反应处于平衡状态时，在体积不变的条件下，下列措施中有利于提高SO₂平衡转化率的有BC．（填字母）
A．升高温度  B．降低温度  C．增大压强  D．减小压强  E．加入催化剂  G．移出氧气
（3）计算该条件下反应的平衡常数K=1.6×10³．SO₂的平衡转化率为80%．
（4）SO₂尾气用饱和Na₂SO₃溶液吸收可得到更要的化工原料，反应的化学方程式为SO₂+H₂O+Na₂SO₃=2NaHSO₃．

Answer 1

分析 （1）平衡标志是正逆反应速率相同，各成分含量保持不变；
（2）从外界条件温度、浓度、压强对平衡移动的影响分析；
（3）利用三段式，计算出平衡时各物质的浓度，可计算平衡常数和转化率；
（4）二氧化硫和亚硫酸钠反应生成亚硫酸氢钠．

解答 解：（1）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反应是气体体积变小的放热反应，
A．二氧化硫和三氧化硫起始量和变化量有关，SO₂和SO₃ 浓度相等，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；  
B．因为反应前后总质量不变，总物质的量在变，所以容器中混合气体的平均分子量保持不变，说明反应达到平衡状态，故B正确；
C．反应前后压强不同，容器中气体的压强不变，说明反应达到平衡状态，故C正确；    
D．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等，说明平衡正向进行，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
E、容器体积不变，气体质量守恒，所以气体密度始终不变，密度不变不能说明反应达到平衡状态，故E错误；
故答案为：BC；
（2）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反应是气体体积变小的放热反应，
反应放热，为提高SO₂平衡转化率，应使平衡向正反应方向移动，可降低温度，正反应气体体积变小，从压强的角度考虑，加压平衡正向移动，催化剂不影响平衡移动，移出氧气，平衡向逆反应方向移动，不利于提高SO₂平衡转化率，
故答案为：BC；
（3）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始（mol/L）：0.050      0.030         0   
转化（mol/L）：0.040       0.020        0.040
平衡（mol/L）：0.010       0.010        0.040
K=$\frac{[S{O}_{3}]^{2}}{[S{O}_{2}]^{2}•[{O}_{2}]}$=$\frac{0.04{0}^{2}}{0.01{0}^{2}×0.010}$=1.6×10³，
α（SO₂）=$\frac{0.040}{0.050}×100%$=80%，
故答案为：1.6×10³；80%；
（4）二氧化硫和亚硫酸钠反应生成亚硫酸氢钠，反应的化学方程式为SO₂+H₂O+Na₂SO₃=2NaHSO₃，故答案为：SO₂+H₂O+Na₂SO₃=2NaHSO₃．

点评 本题考查了化学平衡常数、平衡转化率、影响化学平衡的外界条件综合应用及知识迁移能力等考点，题目难度中等，注意平衡常数在计算中的应用．