Question

接触法制硫酸工艺中，其主反应在450℃并有催化剂存在下进行：
2SO₂（g）+O₂（g）⇌2SO₃（g）+190kJ
1）该反应所用的催化剂是______ （填写化合物名称），该反应450℃时的平衡常数______ 500℃时的平衡常数（填“大于”、“小于”或“等于”）．
2）该热化学反应方程式的意义是______．
3）对于反应2SO₂+O₂⇌2SO₃（g），化学平衡状态的标志为______
a．v_正（O₂）=2v_正（SO₃）     
b．容器中气体的平均分子量不随时间而变化
c．容器中气体的密度不随时间而变化 
d．容器中气体的分子总数不随时间而变化
4）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol SO₂和0.10molO₂，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO₃0.18mol，则v（O₂）=______mol．L^-1．min^-1：若继续通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，则平衡______移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”），再次达到平衡后，______mol＜n（SO₃）＜______ mol．

Answer

1）二氧化硫和氧气在五氧化二钒的催化作用下生成三氧化硫，平衡常数只与温度有关，吸热反应平衡常数随温度升高而增大，放热反应则相反；
2）热化学方程式应注明反应热的测定条件、聚集状态、反应热的数值、单位、符号，其化学计量数表示该物质的物质的量；
3）根据化学平衡状态的标志：正反应速率等于逆反应速率，平衡混合物中各组成成分的含量不变来判断；
4，化学反应速率的定义求出氧气的速率；根据影响化学平衡的因素来判断平衡移动方向，利用极限法求出再次达平衡后n（SO3）的范围．
【解析】
1）二氧化硫和氧气在五氧化二钒的催化作用下生成三氧化硫；化学平衡常数只与温度有关，吸热反应平衡常数随温度升高而增大，放热反应平衡常数随温度升高而减小，该反应为放热反应，450℃时的平衡常数大于500℃时的平衡常数；
2）热化学方程式表明化学反应所放出或吸收热量的化学方程式，反应热的测量与温度有关，应注明温度，各物质化学式前的化学计量数表示该物质的物质的量，反应物和生成物的聚集状态不同，反应热也不相同，应注明聚集状态，+190kJ表示放出190kJ的热量，该热化学方程式的意义是：在450℃时，2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ；
3）化学平衡状态的标志：正反应速率等于逆反应速率，平衡混合物中各组成成分的含量不变来判断，
a、v正（O2）=2v正（SO3）均为正反应速率，不能判断是否达到平衡；
b、容器中气体的平均分子量不随时间而变化，说明平衡混合物中各组成成分含量不变，反应达到平衡状态；
c、气体的密度=，根据质量守恒定律，反应过程中气体的总质量不变，容器体积不变，气体的密度不会发生变化，故容器中气体的密度不随时间而变化，不能判断反应是否达到平衡；
d、该反应为气体的分子总数减少的反应，当容器中气体的分子总数不随时间而变化时，平衡混合物中各组成成分含量不变，反应达到平衡状态；
4）当生成0.18molSO3时，参加反应的氧气的物质的量为x，
2SO2+O22SO3
     1      2
     x      0.18mol

x=0.09mol
v（O2）==0.036mol．L-1•min-1；
继续通入0.20mol SO2和0.10mol O2，容器内压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动；
用极限法求出n（SO3）的范围，
假设平衡不移动，此时n（SO3）=0.18×2=0.36mol，
假设0.40molSO2完全生成SO3，根据化学方程式2SO2+O22SO3可知n（SO3）=0.4mol，
所以再次达到平衡时，0.36mol＜n（SO3）＜0.40mol．                                   
故答案为：1）五氧化二钒；大于；
2）在450℃时，2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ；
3）bd；
4）0.036；向正反应方向；0.36；0.40．