Question

在一定條件下，二氧化硫和氧氣發(fā)生如下反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g）△H＜0．查閱資料知SO₃熔點16.83℃，沸點44.8℃．

（1）600℃時，在一密閉容器中，將二氧化硫和氧氣混合，反應(yīng)過程中SO₂，O₂，SO₃物質(zhì)的量變化如圖1．
①該反應(yīng)能自發(fā)進行的原因是

 

．
②據(jù)圖判斷，該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的時間是

 

．
③據(jù)圖判斷，反應(yīng)進行至20min時，曲線發(fā)生變化的原因是

 

（用文字表達）．
④該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)表達式 K=

 

（2）某化學研究學習小組用圖2的裝置組裝設(shè)計了一個實驗，以測定SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃的轉(zhuǎn)化率，儀器的連接順序是a→h→i→b→c→f→g→d→e．
①為提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，實驗時Ⅰ處滴入濃硫酸與Ⅱ處加熱催化劑的先后順序是

 

．
②在Ⅰ處用大火加熱燒瓶時SO₂的轉(zhuǎn)化率會

 

．（填“填大”“不變”或“減小”）
③用n mol Na₂SO₃粉末與足量濃硫酸進行此實驗，當反應(yīng)結(jié)束時，繼續(xù)通入O₂一段時間后，稱得Ⅲ處增重 m g，則本實驗中SO₂的轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）①根據(jù)△G=△H-T△S判斷；
②根據(jù)物質(zhì)濃度不再變化時反應(yīng)處于平衡狀態(tài)判斷；
③由圖可知，反應(yīng)進行至20min時，改變體積，平衡向正反應(yīng)移動，瞬間只有氧氣的濃度增大；
④依據(jù)化學方程式結(jié)合平衡常數(shù)概念書寫平衡常數(shù)表達式；
（2）①先加熱催化劑再滴入濃硫酸，能保證產(chǎn)生的二氧化硫盡可能多的轉(zhuǎn)化為三氧化硫；
②根據(jù)溫度升高，反應(yīng)速率加快，產(chǎn)生二氧化硫的速率過快，在裝置Ⅱ中來不及轉(zhuǎn)化為三氧化硫；
③根據(jù)S元素守恒計算消耗的物質(zhì)的量，可計算轉(zhuǎn)化率．

解答： 解：（1）①在反應(yīng)2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g）中，△S＜0，△H＜0，但焓變影響較大，熵變影響較小，當溫度較低時△G=△H-T△S＜0，反應(yīng)可以自發(fā)，故答案為：反應(yīng)放熱，對反應(yīng)影響較大，雖然熵減，但對反應(yīng)影響較��；
②反應(yīng)混合物各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變化，說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，由圖可知在15-20min和25-30min出現(xiàn)平臺，各組分的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，
故答案為：15-20min、25-30min；                 
③由圖可知，反應(yīng)進行至20min時，平衡向正反應(yīng)移動，瞬間只有氧氣的濃度增大或物質(zhì)的量，故答案為：增大氧氣的濃度（或物質(zhì)的量）；
④在一定條件下，二氧化硫和氧氣發(fā)生如下反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為：

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

，
故答案為：

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

；
（2）①為保證產(chǎn)生的二氧化硫盡可能多的轉(zhuǎn)化為三氧化硫，應(yīng)先加熱催化劑再滴入濃硫酸，故答案為：先加熱Ⅱ處催化劑；②③
②溫度升高，反應(yīng)速率加快，產(chǎn)生二氧化硫的速率過快，在裝置Ⅱ中來不及轉(zhuǎn)化為三氧化硫，所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率減小，故答案為：減�。�
③n mol Na₂SO₃粉末與足量濃硫酸反應(yīng)生成nmol二氧化硫，當反應(yīng)結(jié)束時，Ⅲ處增重的部分為未反應(yīng)的二氧化硫，則轉(zhuǎn)化了的二氧化硫的質(zhì)量為：64n-m，所以實驗中SO₂的轉(zhuǎn)化率為

64n-m

64n

×100%，故答案為：

64n-m

64n

×100%．

點評：本題考查了反應(yīng)進行的方向、平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數(shù)的概念、反應(yīng)條件的控制、化學方程式的計算，有一定的統(tǒng)合性，難度中等．