Question

硫酸是基础化工的重要产品，硫酸的消费量可作为衡量一个国家工业发展水平的标志。生产硫酸的主要反应为： SO₂(g)+ 1/2O₂(g)SO₃(g)

（1）恒温恒容下，平衡体系中SO₃的体积分数[φ(SO₃)]和y与SO₂、O₂的物质的量之比[n(SO₂)/n(O₂)]的关系如图1：则b点n(SO₂)/n(O₂)=_________；y为_________（填编号）。

A．平衡常数    B．SO₃的平衡产率    C．O₂的平衡转化率    D．SO₂的平衡转化率

（2 Kp是以各气体平衡分压代替浓度平衡常数Kc中各气体的浓度的平衡常数。在400-650℃时，Kp与温度（TK）的关系为，则在此条件下SO₂转化为SO₃反应的△H_________（填“>0”或“<0”）。

（3）①该反应的催化剂为V₂O₅，其催化反应过程为：

SO₂+ V₂O₅SO₃+V₂O₄    K₁

1/2 O₂+V₂O₄ V₂O₅     K₂

则在相同温度下2SO₂(g)+ O₂ (g) 2SO₃ (g)的平衡常数K=________（以含K₁、K₂的代数式表示）。

②V₂O₅加快反应速率的原因是___________，其催化活性与温度的关系如右图2：

（4）在7.0% SO₂、11% O₂、82% N₂（数值均为气体体积分数）时，SO₂平衡转化率与温度、压强的关系如图3，则列式计算460℃、1.0 atm下，SO₂ (g)+l/2 O₂ (g) SO₃ (g)的Kp=_________（己知：各气体的分压=总压×各气体的体积分数）。

（5）综合第（3）、（4）题图给信息，工业生产最适宜的温度范围为____________，压强通常采用常压的原因是_________。

Answer

（1）2；D ；

（2）<0；

（3）①(K1×K2)2 ；

②降低反应的活化能，活化分子百分数增大，有效碰撞几率提高；

（4）Kp=0.070 atm/[0.0022 atm×(0.079 atm)1/2]=113/atm1/2

（5） 400~500℃ ；常压下SO2的平衡转化率已经很大,再增大压强，对设备要求较高；

【解析】

试题分析：（1）根据图像，随着n(SO2)/n(O2)的逐渐增大，φ(SO3)逐渐增大，当二者恰好完全反应时，φ(SO3)达到最大，n(SO2)/n(O2)继续中的，φ(SO3)又逐渐减小，因此b点n(SO2)/n(O2)=2；根据图像，随着n(SO2)/n(O2)的逐渐增大，φ(SO3)逐渐减小。A．温度不变，平衡常数不变，错误；B．随着n(SO2)/n(O2)的逐渐增大，φ(SO3)逐渐先增大，后减小，SO3的平衡产率也先增大后减小，错误；C．随着n(SO2)/n(O2)的逐渐增大，平衡不断向右移动，O2的平衡转化率增大，错误；D．随着n(SO2)/n(O2)的逐渐增大，SO2的平衡转化率减小，正确；故答案为：2；D；

（2） ，随着温度T的增大而减小，则Kp随着温度T的增大而减小，说明升高温度，平衡逆向移动，正反应为放热反应，故答案为：<0；

（3）①A．SO2+ V2O5SO3+V2O4，B．1/2 O2+V2O4 V2O5，根据盖斯定律，将（a+b）×2，得2SO2(g)+ O2 (g) 2SO3 (g)，则K=(K1×K2)2，故答案为：(K1×K2)2；

②催化剂降低反应的活化能，活化分子百分数增大，有效碰撞几率提高，因此反应速率加快，故答案为：降低反应的活化能，活化分子百分数增大，有效碰撞几率提高；

（4） 各气体的分压=总压×各气体的体积分数，起始时SO2的分压为0.070 atm，O2的分压为0.11 atm，SO2的分压为0atm，平衡时，SO2的分压为0.070×（1-0.97）atm =0.0021atm，O2的分压为（0.11-0.070×0.97×）atm=0.076 atm，SO2的分压为0.070×0.97atm=0.0679，Kp==113/atm1/2，故答案为：113/atm1/2；

（5）根据图2，催化剂在500℃左右催化活性最高，根据图3，增大压强，SO2的平衡转化率增大不明显，常压下SO2的平衡转化率已经很大, 再增大压强，对设备要求较高，故答案为：400~500℃ ；常压下SO2的平衡转化率已经很大,再增大压强，对设备要求较高。

考点：考查了硫酸的工业制备、化学平衡的影响因素和化学平衡的计算的相关知识。