Question

（10分）已知 2 mol SO₂ (g) 氧化为2 mol SO₃ (g) 的能量变化如图所示：

（1）写出SO₂ (g) 氧化为SO₃ (g) 的热化学方程式：                                                      

（2）氧化SO₂时，工业上常加入V₂O₅作催化剂，其反应机理可表示为

SO₂ + V₂O₅ = SO₃ + 2VO₂ ，   4VO₂ + O₂ = 2V₂O₅ ；

上图中表示加入V₂O₅的反应曲线为             （填“a”或“b”）。

（3）若在容积为2 L的密闭容器中充入2 mol SO₂ (g)和1 mol O₂ (g)，如图甲所示，经2 min达到平衡，测得放出热量为178.2 kJ，则：

①2 min内 O₂的化学反应速率v(O₂)=                           ；

②若再充入1 mol O₂重新达到平衡时，SO₃平衡浓度的取值范围是：                   。

（4）若将2 mol SO₂ (g)和1 mol O₂ (g)充入容积可变的容器乙中，初始体积为2 L，达到平衡时放出热量Q kJ，则Q      178.2 kJ（填“>”，“=”或“<”）。

Answer

（1）2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)，ΔH=－198 kJ/mol （2）b

（3）① 0.225 mol·L－1·min－1     ② 0.9mol/L＜c(SO3)<1 mol/L       （4）＞

【解析】（1）根据图像可知，反应是放热反应，所以热化学方程式为2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)，ΔH=－198 kJ/mol。

（2）催化剂能降低反应的活化能，但不能改变反应热，所以答案是b。

（3）①放出热量为178.2 kJ，则消耗的氧气是178.2÷198＝0.9mol，所以氧气的反应速率是。

②在冲入氧气之前生成三氧化硫是1.8mol，但反应是可逆反应，所以无论冲入多少氧气，三氧化硫的物质的量不能超过2mol，所以浓度范围是0.9mol/L＜c(SO3)<1 mol/L。

（4）乙是保持恒压的，又因为反应是体积减小的可逆反应，所以乙中反应物的转化率要大于甲中的，即放出的热量大于Q kJ。