Question

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）＋O2（g） SO3（g）△H＝－98 kJ·mol－1。

（1）某温度下该反应的平衡常数K＝，若在此温度下，向100 L的恒容密闭容器中，充入3.0 mol

SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g)，则反应开始时v正         v逆（填“＜”、“＞”或“＝”）。

（2）一定温度下，向一带活塞的体积为2 L的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0 molO2，达到平衡后体积变为1.6 L，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      （填字母）。

A保持温度和容器体积不变，充入1.0 mol O2

B保持温度和容器内压强不变，充入1.0 mol SO3

C降低温度

D移动活塞压缩气体

（4）若以右图所示装置，用电化学原理生产硫酸，写出通入O2电极的电极反应式为          。

（5）为稳定持续生产，硫酸溶液的浓度应维持不变，则通入SO2和水的质量比为        。

 

Answer 1

（1）＞

（2）60%

（3）A、C

（4）O2＋4e－＋4H+＝2H2O

（5）16:29

【解析】（1）向100 L的恒容密闭容器中，充入3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g)，可得K`=，K`＜K，故反应向正反应方向移动，正反应速率＞逆反应速率。

（2）根据SO2（g）＋O2（g）SO3（g），体积为2 L的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0

molO2，达到平衡后体积变为1.6 L，可知反应后压强变为原来的1.6L/2L=80%，故反应后的总物质的量为（2+1）×80%=2.4mol。

                 SO2（g）＋1/2O2（g）SO3（g）

起始物质的量    2mol         1mol             0mol

变化物质的量    2a              a                 2a

平衡物质的量   2-2a            1-a               2a  

故(2-2a)+(1-a)+2a=2.4mol 则a=0.6mol，所以SO2的转化率为（2×0.6）mol/2mol×100%=60%

（3）A中加入反应物氧气，反应向正反应方向进行，SO2浓度降低。B中加入SO2，反应向正反应方向进行，但SO2转化率降低，浓度升高。C中该反应为放热反应，降低温度，向正反应方向进行，SO2浓度降低。D中活塞压缩体积，平衡向正反应方向移动，但体积减小，浓度增大，故选择A、C选项。

（4）O2＋4e－＋4H+＝2H2O

（5）该反应的总反应方程式应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，设加入SO2的物质的量为a，加入H2O的物质的量为b，所以有98a/[98a+18（b-a）] =0.5，则a：b=9：58。则二者的质量之比为16:29。