Question

硫酸工业用SO₂制取SO₃的反应为：2SO₂+O₂2SO₃△H=﹣47kJ/mol．不同温度下，反应的平衡常数如表：

温    度	200℃    300℃     400℃
平衡常数	K1         K2         K3

（1）反应的平衡常数表达式为=             

（2）下列描述中能说明上述反应已达到平衡的是           （填序号）

a．v（O₂）_正=2v（SO₃）_逆

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

（3）在上述平衡体系中加入¹⁸O₂，当平衡发生移动后，SO₂中¹⁸O的百分含量           （填增加、减少、不变）其原因是           ．

（4）一定温度下，把2molSO₂和1molO₂通入一恒容密闭容器中，平衡时SO₃的体积分数为x．保持温度不变，若初始加入的SO₂、O₂和SO₃的物质的量分别为a、b、c，当a、b、c的取值满足下列关系时才能保证达到平衡时SO₃的体积分数仍为x．①           （填a与c的关系）、②           （填b、c的关系）．

（5）工业上用Na₂SO₃吸收尾气中的SO₂，再用如图装置电解（惰性电极）NaHSO₃制取H₂SO₄，阳极电极反应式           ，阳极区逸出气体的成分为           （填化学式）．

Answer

（1）K=；（2）bd；

（3）增加；该反应是可逆反应，在SO2和18O2反应生成S18O3的同时，S18O3又分解生成S18O2；

（4）a+c=2；2b+c=2；

（5）4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2；O2、SO2．

【解析】（1）2SO2+O22SO3，K=，故答案为：K=；

（2）a．v正（O2）=2v逆（SO3），反应速率之比与化学计量数之比不等，故a错误；

b．平均分子量=，总质量一定，总物质的量会变，故容器中气体的平均分子量不随时间而变化能说明到达平衡状态，故b正确；

c．随反应进行气体的质量不变，容器的体积也不变，故容器中气体的密度不随时间而变化不能说明到达平衡状态，故c错误；

d．随反应进行气体的分子数减少，故容器中气体的分子总数不随时间而变化能说明到达平衡状态，故d正确；故答案为：bd；

（3）2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）的平衡体系中加入18O2，由于反应是可逆反应，所以达到新的平衡后18O2出现在SO2、O2与SO3中，故SO2中18O的百分含量增加

（4）2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3

Ⅰ2mol 1mol 0

Ⅱa b c

当SO2和SO3的物质的量之和为2 mol时，才能保证反应初始SO2的物质的量为2mol，即a+c=2mol，此时要求O2为1mol，那么就有b+0.5c=1mol．满足此两条件方可使平衡与原平衡为等效平衡，故答案为：a+c=2；2b+c=2；

（5）阳极电极是氢氧根离子放电，阳极反应为4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2、HSO3﹣﹣2e﹣+H2O=3H++SO42﹣，且部分亚硫酸氢根离子会和氢离子反应生成二氧化硫气体

【点评】本题考查影响化学平衡移动的因素、平衡状态的判断、平衡常数表达式、等效平衡、电极反应式的书写等知识点，难度较大．要注意等效平衡的条件．