Question

将一定量的SO₂和含0.7mol氧气的空气（忽略CO₂）放入一固定体积的密闭容器中，550℃时，在催化剂作用下发生反应：2SO₂+O₂2SO₃(正反应放热)。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量的NaOH溶液，气体体积减少了21.28L；再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O₂，气体的体积又减少了5.6L（以上气体体积均为标准状况下的体积）。请回答下列问题（计算结果保留一位小数）：

（1）判断该反应达到平衡状态的标志是      。（填字母）

a．SO₂和SO₃浓度相等

b．SO₂百分含量保持不变

c．容器中气体的压强不变

d．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等

e．容器中混合气体的密度保持不变

（2）欲提高SO₂的转化率，下列措施可行的是          。（填字母）

a．向装置中再充入N₂          b．向装置中再充入O₂

c．改变反应的催化剂          d．向装置中再充入SO₃

（3）求该反应达到平衡时SO₂的转化率为（用百分数表示）              。

（4）若将平衡混合气体的5%通入过量的Ba(OH)₂溶液，生成沉淀          。

Answer

（1）bc（2）b（3）94.7%（4）10.5g或0.045mol或BaSO4

【解析】

试题分析：（1）a．可逆反应到达平衡时SO2和SO3浓度不一定相等，与二氧化硫的起始浓度以及转化率有关，a错误；b．可逆反应达到平衡状态时，各物质的百分含量不变，SO2百分含量保持不变，说明到达平衡状态，b正确；c．随反应进行气体的物质的量减小，恒温恒容下，容器内气体压强减小，当容器中气体的压强不变，说明到达平衡状态，c正确；d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率都表示正反应速率，反应始终二者都按1：1进行，不能说明到达平衡状态，d错误；e．混合气体的质量不变，容器的体积不变，所以密度始终不变，不能说明到达平衡状态，e错误；答案选bc；

（2）a．向装置中再充入N2，反应物和生成物的浓度不变，平衡不移动，所以不能提高转化率，a错误；b．向装置中再充入O2，氧气浓度增大，平衡向正反应方向移动，提高了二氧化硫的转化率，b正确；c．改变反应的催化剂只改变反应速率，不改变平衡，所以不能提高二氧化硫的转化率，c错误；d．向装置中再充入SO3，平衡向逆反应方向移动，降低了二氧化硫的转化率，d错误；答案选b；

（3）混合气体通过过量NaOH溶液时，减少的气体是二氧化硫和三氧化硫，所以三氧化硫和未参加反应的二氧化硫的体积是21.28L，剩余氧气的体积是5.6L，则参加反应的氧气的体积=0.7mol×22.4L/mol-5.6L=10.08L，根据二氧化硫、三氧化硫和氧气的关系式知，参加氧化还原反应的二氧化硫的体积=10.08L×2=20.16L，生成三氧化硫的体积=10.08L×2=20.16L，则未参加氧化还原反应的二氧化硫的体积=21.28L-20.16L=1.12L，原来二氧化硫的体积=20.16L+1.12L=21.28L，所以二氧化硫的转化率=20.16L/21.28L×100%=94.7%；

（4）依据（3）的计算可知混合气体中生成三氧化硫气体物质的量为0.9mol，在给定的条件下，溶液呈强酸性，BaSO3不会沉淀。因此BaSO4的质量=0.9mol×5%×233g/mol=10.5g。

【考点定位】本题考查平衡状态的判断、影响化学平衡的因素等知识点

【名师点晴】该题的难点是平衡状态判断，掌握平衡状态的含义是解答的关键，在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。对于反应前后气体的计量数之和不相等的可逆反应来说，可从浓度、温度、颜色、压强、百分含量等角度判断是否达到平衡状态。