Question

12．硫酸是重要的化工原料，二氧化硫生成三氧化硫是工业制硫酸的重要反应之一．
（1）现将一定量的SO₂（g）和O₂（g）放入某固定体积的密闭容器中，在一定条件下，反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）达到平衡状态．
①从平衡角度分析采用过量O₂的目的是提高二氧化硫的转化率；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
②该反应的平衡常数表达式为：K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$．
③已知：K（300℃）＞K（450℃），该反应是放热反应．若反应温度升高，SO₂的转化率减小 （填“增大”、“减小”或“不变”）．
（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1所示．平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）=K（B）（填“＞”、“＜”或“=”，下同）．

（3）如图2所示，保持温度不变，将2mol SO₂和1mol O₂加入甲容器中，将4mol SO₃加入乙容器中，隔板K不能移动．此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍．
①若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新平衡时，SO₃的体积分数甲＜乙．
②若保持乙中压强不变，向甲、乙容器中通入等质量的氦气，达到新平衡时，SO₃的体积分数甲＞乙．

Answer 1

分析 （1）①采用过量的O₂，可以提高二氧化硫转化率；达平衡时各组分的浓度保持不变；
②平衡常数等于生成物浓度幂之积比上反应浓度幂之积，即K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$；
③已知：K（300℃）＞K（450℃），升高温度平衡常数减小，说明平衡逆向移动，而升高温度平衡向吸热反应方向移动；
（2）平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变；
（3）①甲为恒温恒容容器，若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，为恒温恒容容器，乙中加入4mol三氧化硫相当于加入2mol三氧化硫，再加入2mol三氧化硫，增大压强，平衡正向进行，SO₃的体积分数增大；
②甲为恒温恒容容器，加入氦气总压增大，分压不变，平衡不变，乙中加入氦气为保持恒压，体积增大，压强减小，平衡逆向进行，达到新平衡时，SO₃的体积分数减小．

解答 解：（1）①从平衡角度分析采用过量O₂的目的是，利用廉价原料提高物质转化率，加入氧气提高二氧化硫的转化率，
a．SO₂和SO₃ 浓度不变，不一定相等，故错误； 
b．SO₂ 百分含量保持不变，说明反应达平衡状态，故正确；
c．容器中气体的压强不变，说明气体的物质的量不变反应达平衡状态，故正确；    
d．只要反应发生就符合，SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等，故错误；
故答案为：提高二氧化硫的转化率； bc；
②平衡常数等于生成物浓度幂之积比上反应浓度幂之积，即K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$，故答案为：K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$；
③K（300℃）＞K（450℃），说明温度越高平衡常数越小，反应逆向进行，升温平衡向吸热反应方向进行，正反应为放热反应，升温平衡逆向进行，二氧化硫转化率减小，
故答案为：放；减小；
（2）平衡常数只受温度影响，与压强无关，平衡状态由A变到B时，二者温度相同，故平衡常数K（A）=K（B），故答案为：=；
（3）将2mol SO₂和1mol O₂加入甲容器中，将4mol SO₃加入乙容器中，隔板K不能移动．此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍，可知甲、乙中最后达到相同的平衡状态；
①若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，增大压强，平衡正向进行，SO₃的体积分数增大，SO₃的体积分数甲＜乙，
故答案为：＜；
②甲为恒温恒容容器，加入氦气总压增大，分压不变，平衡不变，乙中加入氦气，为保持恒压，体积增大，压强减小，平衡逆向进行，达到新平衡时，SO₃的体积分数减小，SO₃的体积分数甲大于乙，
故答案为：＞．

点评 本题考查化学平衡常数、化学平衡计算与影响因素，题目难度中等，注意平衡常数在计算中的应用，（3）中关键是构建等效平衡建立途径．