Question

（1）硫酸是重要的化工材料，二氧化硫生成三氧化硫是工业制硫酸的重要反应之一．
2SO₂（气）+O₂?（气）2SO₃（气）△H＜0．根据化学平衡原理来确定的条件或措施有

 

（填序号）．
A．为提高SO₂的转化率，加入过量的空气
B．含SO₂的炉气在进行氧化反应以前必须净化，其目的就是为了除尘、以防催化剂中毒
C．使用作V₂O₅催化剂
D．反应条件不使用很高温度    E．氧化反应在常压下进行
（2）某温度下，SO₂的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如图所示．根据图示回答下列问题：
①将2mol SO₂和1mol O₂置于10L密闭容器中，反应达到平衡后，体系的总压为0.10MpPa，该反应的平衡常数为

 

．
②平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）

 

K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）若实验室在催化剂存在的条件下，向某密闭容器中充入1.6molSO₂和0.8molO₂，此时容器体积为100L，在温度和压强不变条件下反应达到平衡，SO₃体积分数为0.50，SO₂的转化率为α．
①达平衡时混合气体的体积为

 

，α为

 

；
②若保持温度和压强不变，平衡时再充入1molSO₃，则平衡时SO₂体积分数为

 

；
③若起始时充入x mol SO₂、y molO₂和z mol SO₃，在，反应达平衡时，测得混合气体的体积为120L，SO₃体积分数仍为0.5．则x、y应满足的关系式为

 

，x、z应满足的关系式为

 

．
④在同样的温度下，若条件为恒温恒容（100L），在此容器中加入1.6molSO₂和0.8molO₂到达平衡时，SO₂的转化率

 

c （填“大于”、“小于”或“等于”）
（4）硫酸工业的尾气中含有少量的SO₂，常用氨水吸收后在加硫酸，回收SO₂同时得到化肥硫酸铵，硫酸铵溶液中各离子物质的量浓度由大到小的顺序为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）2SO₂（气）+O₂?（气）2SO₃（气）△H＜0，反应是气体体积减小的放热反应；
A．依据两种反应物增大其中一种会增大另一种的转化率分析；
B．含SO₂的炉气中含有杂质气体会使催化剂中毒；
C．使用作V₂O₅催化剂加快化学反应速率；
D．反应条件不使用很高温度反应速率小，经济利益低；
E．氧化反应在常压下进行是因为二氧化硫常压下转化率已经很大，增大压强对转化率增大不大，不经济；
（2）利用三段式法计算平衡浓度，根据平衡常数表达式计算，温度不变，则平衡常数K不变；
（3）①依据化学平衡三段式列式计算，气体在相同条件下体积之比等于物质的量之比；
②若保持温度和压强不变，平衡时再充入1molSO₃，最后达到相同的平衡状态；
③计算体积为120L时达到相同平衡状态的反应物的起始量，结合等效平衡的分析计算得到；
④依据硫酸铵溶液中铵根离子水解分析判断溶液中离子浓度大小．

解答： 解：（1）2SO₂（气）+O₂?（气）2SO₃（气）△H＜0，反应是气体体积减小的放热反应；
A．依据两种反应物增大其中一种会增大另一种的转化率，为提高SO₂的转化率，加入过量的空气，故A正确；
B．含SO₂的炉气中含有杂质气体会使催化剂中毒，含SO₂的炉气在进行氧化反应以前必须净化，其目的就是为了除尘、以防催化剂中毒，和化学平衡原理无关，故B错误；
C．使用作V₂O₅催化剂加快化学反应速率，不改变化学平衡，和平衡移动原理无关，故C错误；
D．反应是放热反应，温度越低平衡正向进行，反应条件不使用很高温度和平衡移动原理有关，故D正确；
E．氧化反应在常压下进行是因为二氧化硫常压下转化率已经很大，增大压强平衡逆向进行，对转化率增大不大，不经济，故E错误；
故选AD；
（2）①由图象知，体系总压强为0.10MPa时SO₂的平衡转化率为0.8，则
       2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂 .

△

2SO₃（g）
起始：2.0mol    1.0mol         0
转化：1.6mol    0.8mol         1.6mol
平衡：0.4mol    0.2mol         1.6mol
则平衡时：c（SO₂）=0.04mol/L，c（O₂）=0.02mol/L，c（SO₃）=0.16mol/L，
K=

c2(SO3)

c2(SO2)c(O2)

=

(0.16)2

(0.04)2×0.02

=800，
故答案为：800；
②平衡常数只受温度的影响，温度不变，则压强不变，平衡状态由A变到B时，则k（A）=k（B），
故答案为：=；
（3）①向某密闭容器中充入1.6molSO₂和0.8molO₂，此时容器体积为100L，在温度和压强不变条件下反应达到平衡，SO₃体积分数为0.50，SO₂的转化率为α．
               2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂 .

△

2SO₃（g）
起始量（mol）：1.6       0.8            0
转化量（mol）：1.6α       0.8α         1.6α
平衡量（mol）：1.6-1.6α   0.8-0.8α     1.6α
则

1.6α

1.6+0.8-0.8α

×100%=0.50
α=0.6
反应平衡后气体物质的量=（1.6+0.8-0.8×0.6）mol=1.92mol
依据气体在相同条件下体积之比等于物质的量之比：（1.6+0.8）mol：100L=1.92mol：V
V=80L；
转化率α=60%
故答案为：80L；60%；
②若保持温度和压强不变，平衡时再充入1molSO₃，则平衡时SO₂体积分数=

(1.6-1.6×0.6)mol

(1.6+0.8-0.8×0.6)mol

×100%=

1

3

；
故答案为：

1

3

；
③起始时加入amolS0₂、b mol O₂，且a：b=2：l，在同样温度和压强下，反应达到平衡时，与上述平衡状态相同，为等效平衡，物质的转化率和百分含量都相同，SO₃的体积分数为与①相同，
      2SO₂+O₂ ?2SO₃
起始：amol bmol 0
转化：0.6a 0.3a 0.6a
平衡：a-0.6a b-0.3a 0.6a
压强之比就等于物质的量之比，列式为：

a-0.6a+b-0.3a+0.6a

1.92

=

120

80

，a=2b，
解得：a=2.4mol，b=1.2mol，
若起始时充入x mol SO₂、y molO₂和z mol SO₃，在，反应达平衡时，测得混合气体的体积为120L，SO₃体积分数仍为0.5，说明反应达到相同平衡状态，x=2y，X+Z=2.4，Y+

1

2

Z=1.2
故答案为：x=2y；X+Z=2.4；
④在同样的温度下，若条件为恒温恒容（100L），在此容器中加入1.6molSO₂和0.8molO₂到达平衡时，反应过程是压强减小的反应，和恒温恒压容器中比较，恒温恒压容器中压强大于恒温恒容容器中，压强增大，平衡正向进行，二氧化硫转化率增大，所以在同样的温度下，若条件为恒温恒容（100L），在此容器中加入1.6molSO₂和0.8molO₂到达平衡时，SO₂的转化率小于α；
故答案为：小于；
（4）硫酸铵溶液中铵根离子水解显酸性，溶液中离子浓度大小为：c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故答案为：c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

点评：本题考查了化学平衡和等效平衡问题，题目难度较大，注意等效平衡状态的理解和运用．