Question

19．工業(yè)上以黃鐵礦（主要成分FeS₂）為原料生產(chǎn)硫酸，其中重要的一步是催化氧化：
2SO₂（g）+O₂（g）$?_{△}^{催化劑}$2SO₃（g）△H=-92.3KJ/mol
將一定量的SO₂和空氣放入體積不變的密閉容器中進行反應(yīng)．請回答下列問題：
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{c（SO{\;}_{3}）{\;}^{2}}{c（SO{\;}_{2}）{\;}^{2}c（O{\;}_{2}）}$；
（2）判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是BC．
A．SO₂、O₂、SO₃濃度之比為2：1：2           
B．SO₂百分含量保持不變
C．容器中氣體的壓強不變
D．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等
E．容器中混合氣體的密度保持不變
（3）在一密閉容器中充入amolSO₂和一定量O₂，當(dāng)放出393.2kJ熱量時，a的數(shù)值為C．
A． 4    B．＜4    　　　　C．＞4  　　　　D．無法判斷
（4）下列措施中有利于提高SO₂平衡轉(zhuǎn)化率的有CD
A．升高溫度   B．增大容器的體積C．向裝置中再充入O₂  D．及時分離出SO₃
E．向裝置中再充入一些SO₂ F．改變反應(yīng)的催化劑．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積除以反應(yīng)物濃度冪之積計算；
（2）當(dāng)反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)；
（3）根據(jù)2SO₂（g）+O₂（g）$?_{△}^{催化劑}$2SO₃（g）△H=-92.3KJ/mol，說明2mol二氧化硫與1mol氧氣完全反應(yīng)到底放出的熱量為92.3KJ，所以當(dāng)放出393.2kJ熱量時，參與反應(yīng)的二氧化硫為$\frac{393.2kJ}{92.3KJ}$×2mol=8.52mol，又可逆反應(yīng)不能反應(yīng)到底，所以a＞8.52mol，據(jù)此分析；
（4）該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，欲提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，則改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動，據(jù)此分析；

解答 解：（1）平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積除以反應(yīng)物濃度冪之積，則K=$\frac{c（SO{\;}_{3}）{\;}^{2}}{c（SO{\;}_{2}）{\;}^{2}c（O{\;}_{2}）}$，故答案為：$\frac{c（SO{\;}_{3}）{\;}^{2}}{c（SO{\;}_{2}）{\;}^{2}c（O{\;}_{2}）}$；
（2）A．可逆反應(yīng)到達平衡時SO₂、O₂、SO₃濃度之比不一定為2：1：2，不能說明到達平衡狀態(tài)，故錯誤；
B．可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，各物質(zhì)的百分含量不變，SO₂百分含量保持不變，說明到達平衡狀態(tài)，故正確；
C．隨反應(yīng)進行氣體的物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下，容器內(nèi)氣體壓強減小，當(dāng)容器中氣體的壓強不變，說明到達平衡狀態(tài)，故正確；
D．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率都表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終二者都按1：1進行，不能說明到達平衡狀態(tài)，故錯誤；
E．混合氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，所以密度始終不變，不能說明到達平衡狀態(tài)，故錯誤；
故選BC；
（3）根據(jù)2SO₂（g）+O₂（g）$?_{△}^{催化劑}$2SO₃（g）△H=-92.3KJ/mol，說明2mol二氧化硫與1mol氧氣完全反應(yīng)到底放出的熱量為92.3KJ，所以當(dāng)放出393.2kJ熱量時，參與反應(yīng)的二氧化硫為$\frac{393.2kJ}{92.3KJ}$×2mol=8.52mol，又可逆反應(yīng)不能反應(yīng)到底，所以a＞8.52mol，故選：C；
（4）A．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，降低了二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故錯誤；
B．增大容器的體積，相當(dāng)于減小壓強，平衡向逆反應(yīng)方向移動，降低了二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故錯誤；
C．向裝置中再充入O₂，氧氣濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，提高了二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故正確；
D．及時分離出SO₃，即減小生成物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，提高了二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故正確；
E．向裝置中再充入一些SO₂，雖然平衡向正反應(yīng)方向移動，但二氧化硫的轉(zhuǎn)化率仍然降低，故錯誤；
F．改變反應(yīng)的催化劑只改變反應(yīng)速率，不改變平衡，所以不能提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故錯誤；
故選CD；

點評 本題考查平衡常數(shù)的表達式、平衡狀態(tài)的判斷、影響化學(xué)平衡的因素等知識點，對于反應(yīng)前后氣體的計量數(shù)之和不相等的可逆反應(yīng)來說，可從濃度、溫度、顏色、壓強、百分含量等角度判斷是否達到平衡狀態(tài)．