【題目】二氧化硫的催化氧化是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的主要反應(yīng)，反應(yīng)如下：

I：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H1=－197.7kJ·mol－1 K1(濃度平衡常數(shù))

為研究該反應(yīng)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了以下三種已裝固體V2O3催化劑的密閉容器裝置

(1)在初始體積與溫度相同的條件下，甲、乙、丙中均按2 mol SO2、1molO2投料，達(dá)平衡時(shí)，三個(gè)容器中SO2的轉(zhuǎn)化率從大到小的順序?yàn)?/span>___________(用“甲、乙、丙”表示)。

(2)在容器丙中，0.1MPa條件下，在不同溫度或不同投料方式下研究上述反應(yīng)得到數(shù)據(jù)如下表：

①表中：a=___________；b=___________。

②已知用平衡分壓(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))代替平衡濃度計(jì)算，得到的平衡常數(shù)即為壓強(qiáng)平衡常數(shù)，則Kp1=___________；Kp1___________Kp2(填“>”、“<”或“=”)。

③若按0.4 mol SO2、0.4molO2、0.4 mol SO3進(jìn)行投料，則反應(yīng)開(kāi)始時(shí)v正(SO2)_______v逆(SO2)(填“>”、“<”或“=”)。

(3)將上述固體催化劑V2O5換成NO2氣體同樣可以對(duì)該反應(yīng)起到催化作用，此催化過(guò)程如下：

Ⅱ：SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) △H2 K2(濃度平衡常數(shù))

Ⅲ：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H3=－114.1kJ·mol－1 K3(濃度平衡常數(shù))

△H2=___________；K3=___________(用含有K1、K2的表達(dá)式表示)。

【答案】丙＞甲＞乙 118.62kJ 40% 135MPa-1 ＞ ＞ -41.8 kJ·mol－1

【解析】

(1)在初始體積與溫度相同的條件下，甲為恒溫恒容、乙為絕熱恒容、丙為恒溫恒壓，均按2 mol SO2、1molO2投料，與甲相比，乙中隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，丙中隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器的體積逐漸減小，相當(dāng)于甲平衡后增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，據(jù)此分析判斷；

(2) ①根據(jù)表格數(shù)據(jù)，A組起始時(shí)充入2 mol SO2、1molO2，平衡轉(zhuǎn)化率為60%，結(jié)合2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)△H1=－197.7kJ·mol－1，計(jì)算平衡時(shí)放出的熱量a；B組起始時(shí)充入2mol SO3，與A組等效，據(jù)此判斷平衡時(shí)三氧化硫的轉(zhuǎn)化率b；

②根據(jù)三段式計(jì)算平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量，再計(jì)算三種物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，結(jié)合壓強(qiáng)平衡常數(shù)的含義計(jì)算K；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)溫度對(duì)平衡的影響分析判斷；

③按0.4 mol SO2、0.4molO2、0.4 mol SO3進(jìn)行投料，相當(dāng)于按0.8 mol SO2、0.6molO2進(jìn)行投料，與A組等效，結(jié)合A組平衡時(shí)的各成分的物質(zhì)的量判斷反應(yīng)的方向；

(3) 根據(jù)蓋斯定律，×(I-III)得II，I-II×2得III，據(jù)此分析解答。

(1)在初始體積與溫度相同的條件下，甲為恒溫恒容、乙為絕熱恒容、丙為恒溫恒壓，均按2 mol SO2、1molO2投料，與甲相比，乙中隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，SO2的轉(zhuǎn)化率減�。慌c甲相比，丙中隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器的體積逐漸減小，相當(dāng)于甲平衡后增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，SO2的轉(zhuǎn)化率增大，因此三個(gè)容器中SO2的轉(zhuǎn)化率從大到小的順序?yàn)楸炯祝疽�，故答案為：丙＞甲＞乙�?/span>

(2) ①根據(jù)表格數(shù)據(jù)，A組起始時(shí)充入2 mol SO2、1molO2，平衡轉(zhuǎn)化率為60%，結(jié)合2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)△H1=－197.7kJ·mol－1，平衡時(shí)放出的熱量a=197.7kJ×60%=118.62kJ，B組起始時(shí)充入2mol SO3，與A組等效，則平衡時(shí)三氧化硫的轉(zhuǎn)化率b=1-60%=40%，故答案為：118.62kJ；40%；

②A組： 2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)

起始(mol) 2 1 0

反應(yīng)(mol) 1.2 0.6 1.2

平衡(mol) 0.8 0.4 1.2

平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量=0.8 mol +0.4 mol +1.2 mol =2.4mol，其中SO2占=，O2占=，SO3占=，則Kp1==135MPa-1；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，Kp1＞Kp2，故答案為：135MPa-1；＞；

③A組平衡時(shí)n(SO2): n(O2) : n(SO3)=0.8:0.4:1.2=2:1:3。該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，若按0.4 mol SO2、0.4molO2、0.4 mol SO3進(jìn)行投料，相當(dāng)于按0.8 mol SO2、0.6molO2進(jìn)行投料，與A組等效，n(SO2): n(O2) : n(SO3)=0.4:0.2:0.4=2:1:2，因此起始時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行，即v正(SO2)＞v逆(SO2) ，故答案為：＞；

(3) I：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H1=－197.7kJ·mol－1 K1，

Ⅱ：SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) △H2 K2，

Ⅲ：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H3=－114.1kJ·mol－1 K3，

根據(jù)蓋斯定律，將I-II得：2SO2(g)+2NO2(g)2SO3(g)+2NO(g) 2△H2=(－197.7kJ·mol－1)-(－114.1kJ·mol－1)= -83.6 kJ·mol－1，則△H2= -41.8 kJ·mol－1；

根據(jù)蓋斯定律，將I-II×2得2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，則K3=，

故答案為：-41.8 kJ·mol－1；。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】將SO2氣體分別通入下列四種溶液中，有關(guān)現(xiàn)象及結(jié)論的說(shuō)法正確的是

A. 試管①中有淡黃色沉淀生成，說(shuō)明SO2有氧化性

B. 試管②中溶液褪色，說(shuō)明SO2有漂白性

C. 試管③中能產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明SO2有酸性

D. 試管④中溶液顏色變淺，說(shuō)明SO2有還原性

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象推出的結(jié)論一定正確的是（ ）

A. AB. BC. CD. D

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】某芳香烴的分子式為C9H12，已知苯環(huán)上的一氯取代物只有兩種，下列說(shuō)法中正確的是

A. 該有機(jī)物不能發(fā)生取代反應(yīng)，但能發(fā)生加成反應(yīng)

B. 該有機(jī)物不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，但能使溴水褪色

C. 該有機(jī)物分子中的所有原子可能在同一平面上

D. 該有機(jī)物的一氯取代物最多有5種

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】有下列幾組物質(zhì)，請(qǐng)將序號(hào)填入下列空格內(nèi)：

A、C60和石墨 B、35Cl和37Cl C、和

D、乙醇和甘油 E、CH2=CH-COOH和油酸（C17H33COOH）

①互為同位素的是______________； ②互為同系物的是_________________；

③互為同素異形體的是__________； ④互為同分異構(gòu)體的是_____________；

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】(1)利用VSEPR推斷分子或離子的空間構(gòu)型。

PO__________；CS2____________；AlBr3(共價(jià)分子)__________。

(2)有兩種活性反應(yīng)中間體粒子，它們的粒子中均含有1個(gè)碳原子和3個(gè)氫原子。請(qǐng)依據(jù)下面給出的這兩種粒子的球棍模型，寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)式：

______________；______________。

(3)按要求寫(xiě)出第二周期非金屬元素構(gòu)成的中性分子的化學(xué)式。

平面三角形分子________，三角錐形分子________，四面體形分子________。

(4)為了解釋和預(yù)測(cè)分子的空間構(gòu)型，科學(xué)家在歸納了許多已知的分子空間構(gòu)型的基礎(chǔ)上，提出了一種十分簡(jiǎn)單的理論模型——價(jià)層電子對(duì)互斥模型。這種模型把分子分成兩類(lèi)：一類(lèi)是____________________；另一類(lèi)是____________________。

BF3和NF3都是四個(gè)原子的分子，BF3的中心原子是________，NF3的中心原子是________；BF3分子的立體構(gòu)型是平面三角形而NF3分子的立體構(gòu)型是三角錐形的原因是____________________________。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】某鈣鈦型復(fù)合氧化物如圖所示，以A原子為晶胞的頂點(diǎn)，A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb，當(dāng)B位是V、Cr、Mn、Fe時(shí)，這種化合物具有CMR效應(yīng)。

(1)用A，B，O表示這類(lèi)特殊晶體的化學(xué)式：____________________。

(2)已知La為＋3價(jià)，當(dāng)被鈣等二價(jià)元素A替代時(shí)，可形成復(fù)合鈣鈦礦化合物L(fēng)a1－xAxMnO3(x<0.1)，此時(shí)一部分錳轉(zhuǎn)變?yōu)椋?價(jià)。導(dǎo)致材料在某一溫度附近有反鐵磁—鐵磁、鐵磁—順磁及金屬—半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，則La1－xAxMnO3中三價(jià)錳與四價(jià)錳的物質(zhì)的量之比為__________。

(3)Mn的外圍電子排布式為______________。

(4)下列有關(guān)說(shuō)法正確的是________。

A．鑭、錳、氧分別位于周期表f、d、p區(qū)

B．氧的第一電離能比氮的第一電離能大

C．錳的電負(fù)性為1.59，Cr的電負(fù)性為1.66，說(shuō)明錳的金屬性比鉻強(qiáng)

D．鉻的堆積方式與鉀相同，則其堆積方式如圖所示

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】現(xiàn)代循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求綜合考慮環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)效益。高純氧化鐵可作現(xiàn)代電子工業(yè)的材料，如圖是用硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)為原料制備高純氧化鐵(軟磁α-Fe2O3)的生產(chǎn)流程示意圖，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）

A. 步驟I中過(guò)濾所得濾渣的主要成分是SiO2

B. 步擦Ⅱ中加入鐵粉的目的是將Fe3+還原為Fe2+

C. 步驟Ⅲ中可選用稀硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH

D. 從濾液C中回收的主要物質(zhì)可作氮肥

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】科學(xué)家一直致力于“人工固氮”的方法研究．用N2和H2合成NH3的能量變化如圖所示。

（1）合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_________________________，已知E2=212.4kJ/mol，則該反應(yīng)正反應(yīng)的活化能是______。

（2）反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率______，E2的變化是______。（填“增大”、“減小”或“不變”）

（3）工業(yè)上常采用高溫高壓，使用催化劑的方法改變?cè)摲磻?yīng)的反應(yīng)速率，在甲乙兩個(gè)體積均為2L固定容積的密閉容器中，分別充入1molN2、3molH2和1molN2、3molH2、1molHe，反應(yīng)速率甲__乙（填大于、小于或等于）。

（4）該反應(yīng)的△S______0，（填大于、小于或等于），理論上在______條件下可以自發(fā)。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案