题目内容
利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤．已知：SO2（g）+
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（1）某温度下该反应的平衡常数K=
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（2）一定温度下，向一带活塞的体积为2L的密闭容器中充入2.0mol SO2和1.0mol O2，达到平衡后体积变为1.6L，则SO2的平衡转化率为
（3）在（2）中的反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO2（g）平衡浓度比原来减小的是
A．保持温度和容器体积不变，充入1.0mol O2
B．保持温度和容器内压强不变，充入1.0mol SO3
C．降低温度
D．移动活塞压缩气体
（4）若以图所示装置，用电化学原理生产硫酸，写出通入O2电极的电极反应式为
考点：化学平衡的计算,原电池和电解池的工作原理,化学平衡的影响因素
专题：化学平衡专题,电化学专题
分析：（1）依据计算的浓度商和平衡常数比较分析判断反应进行的方向；
（2）先根据平衡常数计算出c（SO2），再根据转化率公式求出SO2的转化率；
（3）根据浓度、温度、压强等外界条件对化学平衡的影响，求出平衡移动后c（SO2），
（4）通入O2电极的电极是正极反应，氧气得到电子生成氢氧根离子，在酸性溶液中生成水；根据SO2、O2和水形成硫酸溶液的浓度为50%，求出SO2和水的质量比．
（2）先根据平衡常数计算出c（SO2），再根据转化率公式求出SO2的转化率；
（3）根据浓度、温度、压强等外界条件对化学平衡的影响，求出平衡移动后c（SO2），
（4）通入O2电极的电极是正极反应，氧气得到电子生成氢氧根离子，在酸性溶液中生成水；根据SO2、O2和水形成硫酸溶液的浓度为50%，求出SO2和水的质量比．
解答：
解：（1）因为浓度商QC=
=
=2.5＞K，所以化学反应正向进行，即v（正）＞v（逆）；
故答案为：＞；
（2）根据V前/V后=n前/n后 可得，向一带活塞的体积为2L的密闭容器中充入2.0mol SO2和1.0mol O2，达到平衡后体积变为1.6L，n后=2.4mol
SO2（g）+
O2（g）?SO3（g）
开始（mol） 2.0 1.0 0
反应（mol） a
a a
平衡（mol） 2.0-a 1-
a a
则：（2.0-a）+（1.0-
a）+a=2.4
a=1.2
所以SO2的转化率α=
×100%=60%，故答案为：60%；
（3）A、保持温度和容器体积不变，O2的浓度增大，平衡正向移动，SO2的浓度减小，所以A正确；
B、保持温度和容器内压强不变，充入0.4mol SO3，新的平衡与原平衡等效，SO2的浓度不变，所以B错误；
C、降低温度，平衡向放热的方向移动，而正反应为放热，所以平衡正向移动，SO2的浓度减小，所以C正确；
D、移动活塞压缩气体，SO2的浓度瞬间增大，之后平衡向气体体积减少的方向移动，即向正反应方向移动，SO2的浓度减小，再次到达平衡时SO2的浓度仍比原来大，所以D错误．
故答案为：A、C；
（4）通入O2电极的电极是正极反应，氧气得到电子生成氢氧根离子，在酸性溶液中生成水，电极反应为：O2+4e-+4 H+=2H2O；
设：SO2和水的质量分别为a、b
SO2 +H2O?H2SO3
64 18 82
a
2H2SO3 +O2═2H2SO4
164 196
则：硫酸溶液的质量百分数为
×100%=50%，
所以a：b=16：29；
故答案为：O2+4e-+4 H+=2H2O；16：29．
| c(SO3) | ||
c(SO2)c
|
| ||||||
|
故答案为：＞；
（2）根据V前/V后=n前/n后 可得，向一带活塞的体积为2L的密闭容器中充入2.0mol SO2和1.0mol O2，达到平衡后体积变为1.6L，n后=2.4mol
SO2（g）+
| 1 |
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开始（mol） 2.0 1.0 0
反应（mol） a
| 1 |
| 2 |
平衡（mol） 2.0-a 1-
| 1 |
| 2 |
则：（2.0-a）+（1.0-
| 1 |
| 2 |
a=1.2
所以SO2的转化率α=
| 1.2mol |
| 2mol |
（3）A、保持温度和容器体积不变，O2的浓度增大，平衡正向移动，SO2的浓度减小，所以A正确；
B、保持温度和容器内压强不变，充入0.4mol SO3，新的平衡与原平衡等效，SO2的浓度不变，所以B错误；
C、降低温度，平衡向放热的方向移动，而正反应为放热，所以平衡正向移动，SO2的浓度减小，所以C正确；
D、移动活塞压缩气体，SO2的浓度瞬间增大，之后平衡向气体体积减少的方向移动，即向正反应方向移动，SO2的浓度减小，再次到达平衡时SO2的浓度仍比原来大，所以D错误．
故答案为：A、C；
（4）通入O2电极的电极是正极反应，氧气得到电子生成氢氧根离子，在酸性溶液中生成水，电极反应为：O2+4e-+4 H+=2H2O；
设：SO2和水的质量分别为a、b
SO2 +H2O?H2SO3
64 18 82
a
| 18a |
| 64 |
| 82a |
| 64 |
2H2SO3 +O2═2H2SO4
164 196
| 82a |
| 64 |
| 98a |
| 64 |
则：硫酸溶液的质量百分数为
| ||||
|
所以a：b=16：29；
故答案为：O2+4e-+4 H+=2H2O；16：29．
点评：本题考查了化学平衡的有关知识，如利用浓度商判断化学反应进行的方向，转化率的计算、外界条件对化学平衡的影响以及有关化学计算，试题较灵活，综合性强，题目难度较大．
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