Question

【題目】利用催化氧化反應(yīng)將SO2轉(zhuǎn)化為SO3是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的關(guān)鍵步驟。

已知：SO2 (g)+1/2O2(g) SO3(g) △H=-98 kJ/mol。

（1）某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=10/3，若在此溫度下，向100 L的恒容密閉容器中，充入4.0mol SO2 (g)、9.0 mol O2(g)和4.0 mol SO3(g)，則反應(yīng)開(kāi)始時(shí)v（正）_____ v(逆)（填“<”、 “>”或“=”）。

(2)一定溫度下，向一帶活塞的體積為2L的密閉容器中充入2.0 mol SO2和1.0molO2，達(dá)到平衡后體積變?yōu)?/span>1.6 L，則SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為___________。

(3)在(2)中的反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變下列條件，能使SO2 (g)平衡濃度比原平減小的是____（填字母）。

A.保持溫度和容器體積不變，充入1.0mol O2 B．降低溫度

C.保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1.0 molSO3 D．移動(dòng)活塞壓縮氣體

(4)用下圖裝置可以進(jìn)行測(cè)定SO2轉(zhuǎn)化成SO3的轉(zhuǎn)化率的實(shí)驗(yàn)。已知SO3的熔點(diǎn)是16.8℃，沸點(diǎn)是445.8℃。已知發(fā)生裝置中所涉及反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SO3(s)+H2SO4(98%)Na2SO4+H2O+SO2↑。

①根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，應(yīng)該在I、II、Ⅲ處連接合適的裝置。請(qǐng)從下圖A--E裝置中選擇最適合裝置并將其序號(hào)填入下面的空格中。I、II、Ⅲ處連接的裝置分別是______________________。

②從乙處均勻通入O2，為使SO2有較高的轉(zhuǎn)化率，實(shí)驗(yàn)中在加熱催化劑與滴加濃硫酸的順序中，應(yīng)采取的操作是____________。

③通過(guò)測(cè)量裝置________的增重來(lái)計(jì)算SO2的轉(zhuǎn)化率。

④將SO2通入含1.5 mol氯酸的溶液中，可生成一種強(qiáng)酸和一種氧化物，若有1.5×6.02×l023個(gè)電子轉(zhuǎn)移時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。

Answer 1

【答案】 = 60% AB B、A、E/C 先加熱催化劑，再滴入濃硫酸 II和III或A和E/C SO2+2HClO3=H2SO4+2ClO2

【解析】⑴.因?yàn)榉磻?yīng)開(kāi)始時(shí)濃度商QC = = = =K，所以反應(yīng)開(kāi)始時(shí)即處于平衡狀態(tài)，v(正)＝v(逆)，故答案為：＝；

(2). 根據(jù)V前/V后=n前/n后可得，向一帶活塞的體積為2L的密閉容器中充入2.0molSO2和1.0molO2，達(dá)到平衡后體積變?yōu)?/span>1.6L，則n后=2.4mol，結(jié)合三段式法：

SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)

起始(mol)2.0 1.0 0

轉(zhuǎn)化(mol)a 1/2a a

平衡(mol)2.0a 11/2aa

則：(2.0a)+(1.01/2a)+a=2.4mol，a=1.2mol，所以SO2的轉(zhuǎn)化率=1.2mol÷2mol×100%=60%，故答案為：60%；

(3). A. 保持溫度和容器體積不變，充入1.0mol的O2，O2的濃度增大，平衡正向移動(dòng)，SO2的濃度減小，故A正確；B. 降低溫度，平衡向放熱的方向移動(dòng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以平衡正向移動(dòng)，SO2的濃度減小，故B正確；C. 保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1.0mol SO3，新的平衡與原平衡等效，SO2的濃度不變，所以C錯(cuò)誤；D. 移動(dòng)活塞壓縮氣體，SO2的濃度瞬間增大，之后平衡向氣體體積減少的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)，SO2的濃度減小，再次到達(dá)平衡時(shí)SO2的濃度仍比原來(lái)大，所以D錯(cuò)誤；故答案為：AB；

⑷. ①. Ⅰ裝置必須要對(duì)二氧化硫進(jìn)行干燥，可以用濃硫酸來(lái)干燥二氧化硫氣體；SO3的熔點(diǎn)是16.8℃，可以用冰水來(lái)獲得三氧化硫；未反應(yīng)完的二氧化硫?qū)�空氣�?huì)產(chǎn)生污染，可以用堿石灰或者氫氧化鈉溶液來(lái)進(jìn)行尾氣處理，故答案為：B； A；E/C；

②. 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：先加熱催化劑，再滴入濃硫酸；

③.根據(jù)上述分析可知，裝置II和III分別收集的是SO3和SO2，因此應(yīng)通過(guò)測(cè)量裝置II和III的增重來(lái)計(jì)算SO2的轉(zhuǎn)化率，故答案是：II和III或A和E/C；

④. 氯酸具有氧化性，其中氯元素的化合價(jià)為+5價(jià)，有1.5×6.02×1023個(gè)即1.5mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，1.5mol氯酸中氯元素的化合價(jià)應(yīng)由+5價(jià)降到+4價(jià)，所以產(chǎn)物中氯元素以二氧化氯的形式存在，二氧化硫被氧化為硫酸，故答案為：SO2+2HClO3=H2SO4+2ClO2。