Question

15．在一定條件下，在一容積可變的密閉容器中，將SO₂和O₂混合發(fā)生反應(yīng)：
2SO₂（g）+O₂（g）$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃（g）△H=-92.3KJ/mol
反應(yīng)過程中，SO₂、O₂、SO₃的物質(zhì)的量（mol）的變化如下表（0～4min時(shí)，容器氣體壓強(qiáng)為0.1MPa）：

時(shí)間min	0	1	2	3	4	5	6	7	8	w.9
n（SO2）	2.00	1.92	1.84	1.76	1.76	1.64	1.52	1.40	1.40	1.40
n（O2）	1.00	0.96	0.92	0.88	0.88	0.82	0.76	0.70	0.70	0.70
n（SO3）	w0	0.08	0.16	0.24	0.24	0.36	0.48	0.60	0.60	0.60

回答下列問題：
（1）3～4min，7～9min時(shí)段，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)．
（2）第5min時(shí)，從同時(shí)提高速率和轉(zhuǎn)化率兩個(gè)方面分析，改變的外界條件是增大壓強(qiáng)；平衡向正方向移動(dòng)．（填“正”、“逆”或“不”）
（3）其他條件相同、催化劑不同時(shí)，S0₂的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖a．260℃Cr₂O₃ （填Fe₂0₃、Ni0或Cr₂0₃）作催化劑反應(yīng)速率最快．Fe₂O₃和Ni0作催化劑均能使S0₂的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高，不考慮價(jià)格因素，選擇Fe₂0₃的 主要優(yōu)點(diǎn)是Fe₂O₃作催化劑時(shí)，在相對較低溫度可獲得較高SO₂的轉(zhuǎn)化率．
（4）科研小組在380⁰C Fe₂0₃作催化劑時(shí)，研究了不同投料比n（O₂）：n（SO₂）對S0₂轉(zhuǎn)化率的影響，結(jié)果如圖b．請?jiān)诖痤}卡坐標(biāo)圖中畫出n（O₂）：n（SO₂）=1：2時(shí)，SO₂轉(zhuǎn)化率的預(yù)期變化曲線．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)圖表中物質(zhì)物質(zhì)的量隨時(shí)間變化而不變，判斷反應(yīng)達(dá)到的平衡狀態(tài)；
（2）依據(jù)第5min時(shí)物質(zhì)的物質(zhì)的量變化分析二氧化硫和氧氣物質(zhì)的量減小，三氧化硫物質(zhì)的量增加，平衡正向進(jìn)行；
（3）根據(jù)圖示內(nèi)容對比260℃時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率來尋找反應(yīng)速率最快，根據(jù)催化劑和二氧化硫轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系來判斷Fe₂O₃作催化劑的優(yōu)點(diǎn)；
（4）分析圖象b知，當(dāng)SO₂的物質(zhì)的量相同時(shí)，O₂的物質(zhì)的量越大，達(dá)平衡的時(shí)間越短，反應(yīng)速率越快，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率越大，以此可畫出n（O₂）：n（SO₂）=1：2時(shí)SO₂轉(zhuǎn)化率的預(yù)期變化曲線．

解答 解：（1）圖表數(shù)據(jù)分析可知在3～4min和7～9min時(shí)，二氧化硫、氧氣和三氧化硫物質(zhì)的量不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故答案為：3～4min、7～9min；
（2）第5min時(shí)物質(zhì)的物質(zhì)的量變化分析二氧化硫和氧氣物質(zhì)的量減小，三氧化硫物質(zhì)的量增加，平衡正向進(jìn)行，依據(jù)平衡移動(dòng)原理分析可知增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，符合物質(zhì)的量變化，
故答案為：增大壓強(qiáng)；正；　
（3）根據(jù)圖示內(nèi)容，對比260℃時(shí)不同催化劑作用下SO₂的轉(zhuǎn)化率，可以看出Cr₂O₃作催化劑時(shí)，反應(yīng)速率最快，F(xiàn)e₂O₃和NiO作催化劑均能使SO₂的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高，但是Fe₂O₃作催化劑時(shí)，在相對較低溫度可獲得較高SO₂的轉(zhuǎn)化率，故答案為：Cr₂O₃；Fe₂O₃作催化劑時(shí)，在相對較低溫度可獲得較高SO₂的轉(zhuǎn)化率；
（4）分析圖象b知，當(dāng)SO₂的物質(zhì)的量相同時(shí)，O₂的物質(zhì)的量越大，達(dá)平衡的時(shí)間越短，反應(yīng)速率越快，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率越大，以此可畫出n（O₂）：n（SO₂）=1：2時(shí)SO₂轉(zhuǎn)化率的變化曲線應(yīng)該接近n（O₂）：n（SO₂）=3：2，而且反應(yīng)所用時(shí)間較0.5：2時(shí)要短，即，
故答案為：．

點(diǎn)評 本題考查了影響反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素，側(cè)重于催化劑的影響考查，注意對圖象的分析應(yīng)用，題目難度較大．