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）若以如图所示装置，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）＞  （2）60% （3）A、C（4）O2＋4e－＋4 H+ ＝2H2O（5）16:29

【解析】

试题分析：(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`=9/144，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）＋O2（g） SO3（g）

起始    2mol       1mol         0mol

反应    2a          a            2a

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

（3）A选项，加入反应物氧气，反应向正反应方向进行，SO2浓度降低。B选项，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选项，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选项，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－＋4 H+ ＝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故=0.5，故a：b=9：58。则二者的质量之比为16:29。

考点：化学平衡常数的含义；电极反应和电池反应方程式；化学平衡的影响因素 。