Question

硫酸是重要的化工原料，工业制取硫酸最重要的一步反应为：2SO₂(g)＋O₂(g) 2SO₃(g)   ∆H＜0。

（1）为提高SO₂的转化率，可通入过量O₂，用平衡移动原理解释其原因：_______。

（2）某兴趣小组在实验室对该反应进行研究，在一密闭容器内加入一定量的SO₂和O₂，部分实验图像如图1

① 该反应的平衡常数表达式为___________________。

② t₁、t₂、t₃中，达到化学平衡状态的是________________。

③ t₂到t₃的变化是因为改变了一个反应条件，该条件可能是___________________。

（3）将SO₂和O₂充入恒压密闭容器中，原料气中SO₂ 和O₂的物质的量之比m[m＝n(SO₂)/n(O₂)] 不同时，SO₂的平衡转化率与温度（T）的关系如图所示，则m₁、m₂、m₃的从大到小的顺序为___________________。

（4）已知25℃，NH₃·H₂O的K_b=1.8×10⁻⁵，H₂SO₃的K_a1=1.3×10⁻²，K_a2=6.2×10⁻⁸。若氨水的浓度为2.0 mol·L⁻¹，溶液中的c(OH^－)=_______mol·L⁻¹。将原料气SO₂和O₂通入该氨水中，当c(OH^－)降至1.0×10⁻⁷ mol·L⁻¹时，溶液中的c()/c()=____。

Answer

增大反应物O2的浓度，平衡正向移动，SO2的转化率提高 t2 增大压强 m3＞m2＞m1 6.010-3 0.62

【解析】

（1）对于反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ，增大反应物O2的浓度，平衡正向移动，SO2的转化率提高，但O2的转化率减小；

（2）①根据化学平衡常数定义，反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)的化学平衡常数K=；

②平衡时，正逆反应速率相等，即二氧化硫的消耗速率为氧气生成速率的2倍，由图可知t1、t2、t3中，达到化学平衡状态的是t2；

③由图可知，t2后，正逆反应速率都加快，且二氧化硫的消耗速率增加的更快，说明正反应速率比逆反应速率增加的快，即反应向正反应方向移动，因为该反应是气体体积减小的反应，增大压强可以加快反应速率同时使平衡向正反应方向移动，所以t2到t3的变化是改变了一个反应条件，该条件可能是增大压强；

（3）将SO2和O2充入恒压密闭容器中，由图可知，相同温度下，m1、m2、m3对应的二氧化硫转化率减小，原料气中SO2和O2的物质的量之比m[m＝]越大，说明SO2越多，SO2的转化率越小，故m3＞m2＞m1；

（4）Kb==1.810-5，c(NH3·H2O)=2.0mol/L，则c(OH-)c(NH4+)==6.010-3mol/L；Ka2==6.210-8，c(H+)= c(OH-)=1.010-7mol/L，所以溶液中==0.62。