Question

工業(yè)制硫酸的過(guò)程中利用反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)+Q (Q＞0)，將SO2轉(zhuǎn)化為SO3，尾氣SO2可用NaOH溶液進(jìn)行吸收。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）寫出該可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式 ；

（2）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2molSO2和1molO2發(fā)生反應(yīng)，下列說(shuō)法中，正確的是 (填編號(hào))。

a．若反應(yīng)速率υ正(O2)=2υ逆(SO3)，則可以說(shuō)明該可逆反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)

b．保持溫度和容器體積不變，充入2 mol N2，化學(xué)反應(yīng)速率加快

c．平衡后移動(dòng)活塞壓縮氣體，平衡時(shí)SO2、O2的百分含量減小，SO3的百分含量增大

d．平衡后升高溫度，平衡常數(shù)K增大

將一定量的SO2(g)和O2(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，在不同溫度下進(jìn)行反應(yīng)得到如下表中的兩組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	溫度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
SO2	O2	SO2	O2
1	T1	4	2	x	0.8	6
2	T2	4	2	0.4	y	t

 

（3）實(shí)驗(yàn)1從開(kāi)始到反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，υ(SO2)表示的反應(yīng)速率為 ；

T1 T2 (選填“＞”、“＜”或“=”)，理由是 。尾氣SO2用NaOH溶液吸收后會(huì)生成Na2SO3�，F(xiàn)有常溫下0.1mol/LNa2SO3溶液，實(shí)驗(yàn)測(cè)定其pH約為8，完成下列問(wèn)題：

（4）該溶液中c(Na+)與 c(OH－) 之比為 。

該溶液中c(OH—) = c(H+)+ + （用溶液中所含微粒的濃度表示）。

（5）如果用含等物質(zhì)的量溶質(zhì)的下列各溶液分別來(lái)吸收SO2，則理論吸收量由多到少的順序是 (用編號(hào)排序)

A．Na2SO3 B．Ba(NO3)2 C．Na2S D．酸性KMnO4

 

Answer 1

（1）K＝[SO3]2/([SO2]2[O2])

（2）c

（3）0.2 mol/(L· min)（2分）＞； 反應(yīng)放熱，溫度升高平衡向左移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率低

（4）2×105 ； （2分）c(HSO3－)+2c(H2SO3)

（5）B＞C ＝D＞A

【解析】

試題分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，因此根據(jù)方程式可知其平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝[SO3]2/([SO2]2[O2])。

（2）a、反應(yīng)速率υ正(O2)=2υ逆(SO3)不能滿足反應(yīng)速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，因此不能說(shuō)明該可逆反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，a不正確；b、保持溫度和容器體積不變，充入2 mol N2，物質(zhì)的濃度不變，則化學(xué)反應(yīng)速率不變，b不正確；c、平衡后移動(dòng)活塞壓縮氣體，壓強(qiáng)增大平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以平衡時(shí)SO2、O2的百分含量減小，SO3的百分含量增大，c正確；D、正方應(yīng)是放熱反應(yīng)，則平衡后升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以平衡常數(shù)K減小，d不正確，答案選c。

（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知平衡時(shí)氧氣的物質(zhì)的量減少2mol－0.8mol＝1.2mol，則根據(jù)反應(yīng)式可知生成三氧化硫2.4mol，其濃度為2.4mol÷2＝1.2mol/L，所以用三氧化硫表示的反應(yīng)速率為1.2mol/L÷6min＝0.2 mol/(L· min)。X＝4mol－1.2mol×2＝1.6mol，而在t2時(shí)二氧化硫的平衡量是0.4mol，這說(shuō)明t2時(shí)二氧化硫的轉(zhuǎn)化率高。由于正方應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以降低溫度才有利于SO2的轉(zhuǎn)化，所以T1＞T2。

（4）pH約為8，因此溶液中c(OH－)＝10－6mol/L，溶液中鈉離子濃度為0.2mol/L，所以該溶液中c(Na+)與 c(OH－) 之比為0.2mol/L ÷10－6mol/L ＝2×105 。根據(jù)質(zhì)子守恒可知該溶液中c(OH—) ＝c(H+)+ c(HSO3－)+2c(H2SO3)。

（5）A、Na2CO3 吸收二氧化硫發(fā)生的反應(yīng)為：Na2CO3+2SO2+H2O=2NaHSO3+CO2↑，1molNa2CO3 最多吸收二氧化硫2mol；B、Ba（NO3）2 吸收二氧化硫反應(yīng)化學(xué)方程式為Ba（NO3）2+3SO2+2H2O＝BaSO4↓+2H2SO4+2NO↑：1molBa（NO3）2最多吸收二氧化硫3mol；C、Na2S 吸收二氧化硫發(fā)生的反應(yīng)為：2Na2S+5SO2+2H2O=4NaHSO3+3S↓，1mol2Na2S最多反應(yīng)二氧化硫2.5mol；D、酸性KMnO4溶液吸收二氧化硫的反應(yīng)2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+，1molKMnO4最多反應(yīng)二氧化硫2.5mol；計(jì)算分析吸收二氧化硫理論吸收量由多到少的順序是B＞C=D＞A，故答案為：B＞C=D＞A。

考點(diǎn)：考查可逆反應(yīng)的有關(guān)判斷、計(jì)算以及溶液中離子濃度關(guān)系的有關(guān)判斷與計(jì)算