Question

19．SO₂经过净化后与空气混合进行催化氧化后制取硫酸或者硫酸铵，其中SO₂发生催化氧化的反应为：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）．若在T₁℃、0.1MPa条件下，往一密闭容器通入SO₂和O₂（其中n（SO₂）：n（O₂）=2：1），测得容器内总压强与反应时间如图所示：
①该反应的化学平衡常数表达式：K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$
②图中A点时，SO₂的转化率为45%
③计算SO₂催化氧化反应在图中B点的压强平衡常数K=24300 （Mpa）^-1（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）
④若在T₂℃，其他条件不变的情况下测得压强的变化曲线如图所示，则T₁＜T₂（填“＞”、“＜”、“=”）；其中C点的正反应速率v_C（正）与A点的逆反应速率v_A（逆）的大小关系为v_C（正） ____v_A（逆） （填“＞”、“＜”、“=”）．

Answer 1

分析 ①反应平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；
②结合化学三行计算列式，依据图中A点时，气体物质的量0.085，依据开始和A点气体物质的量之比列式计算，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
③图中B点，依据化学三行列式计算，设氧气消耗物质的量为y，
             2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃
起始量（mol） 2a        a        0
变化量（mol） 2y        y        2y
平衡量（mol）2a-2y     a-y       2y
B点气体物质的量为 0.007，则
$\frac{2a-2y+a-y+2y}{2a+a}$=$\frac{0.07}{0.1}$
y=0.9a，
用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数计算SO₂催化氧化反应在图中B点的压强平衡常数；
④先拐先平温度高，达到平衡所需时间短，温度越高反应速率越大；

解答 ①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃，反应的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$；
②依据化学三行列式计算，设氧气消耗物质的量为x，
             2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃
起始量（mol） 2a        a        0
变化量（mol） 2x        x        2x
平衡量（mol）2a-2x     a-x       2x
图中A点时，气体物质的量0.085，则
$\frac{2a-2x+a-x+2x}{2a+a}$=$\frac{0.085}{0.1}$
x=0.45a
SO₂的转化率=$\frac{0.45a×2}{2a}$×100%=45%，
故答案为：45%；
③图中B点，依据化学三行列式计算，设氧气消耗物质的量为y，
             2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃
起始量（mol） 2a        a        0
变化量（mol） 2y        y        2y
平衡量（mol）2a-2y     a-y       2y
B点气体物质的量为 0.007，则
$\frac{2a-2y+a-y+2y}{2a+a}$=$\frac{0.07}{0.1}$
y=0.9a，
平衡常数K=$\frac{（0.007MPa×\frac{1.8a}{0.2a+0.1a+1.8a}）^{2}}{（0.007MPa×\frac{0.2a}{0.2a+0.1a+1.8a}）^{2}×（0.007MPa×\frac{0.1a}{0.2a+0.1a+1.8a}）}$=24300（MPa）^-1，
故答案为：24300（MPa）^-1；
④图象分析可知，先拐先平温度高则T₁＜T₂，C点是平衡状态，A点反应未达到平衡状态，其中C点的正反应速率v_C（正）与A点的逆反应速率v_A（逆）的大小关系为v_C（正）＞v_A（逆）
故答案为：＜，＞；

点评 本题考查了化学平衡、化学反应速率影响因素的分析应用，图象变化和数值的计算是解题关键，题目难度中等．