Question

13．工業(yè)制硫酸生產(chǎn)流程如圖1：

（1）實驗室常用過量的氫氧化鈉溶液吸收SO₂尾氣，該反應(yīng)的離子方程式為SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O．
（2）已知SO₂和O₂生成SO₃的反應(yīng)過程放熱．在催化反應(yīng)室中，下列措施有利于提高SO₂平衡轉(zhuǎn)化率的有CD．（填寫編號）
A．減少壓強   B．升高溫度   C．不斷補充空氣  D．及時分離出SO₃
（3）在工業(yè)制硫酸生產(chǎn)中，為提高催化劑效率采取的措施有凈化氣體、控制溫度在400～500℃；增大催化劑與反應(yīng)氣體的接觸面積等（答出2點）．
（4）在450℃、常壓和釩催化條件下，在容積為2L的恒容容器中加入2molSO₂和1molO₂．
①下列選項中不能作為判斷該反應(yīng)是否達平衡狀態(tài)的標(biāo)志的是AD．（填寫編號）
A．混合氣密度不變化  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．氣體總物質(zhì)的量不變
②達平衡后，測得平衡常數(shù)為K，若此時O₂的轉(zhuǎn)化率為x，則K和x的關(guān)系滿足K=$\frac{2{x}^{2}}{（1-x）^{3}}$．
（5）SO₂和O₂的反應(yīng)在恒容密閉容器中發(fā)生，圖2、3表示在時刻t₁達到平衡、在時刻t₂因改變某個條件而發(fā)生變化的情況，根據(jù)圖2、圖3相關(guān)信息，判斷t₂發(fā)生改變的條件是降低溫度．

Answer 1

分析 （1）過量NaOH溶液與SO₂反應(yīng)生成亞硫酸鈉與水；
（2）提高SO₂平衡轉(zhuǎn)化率，促進化學(xué)平衡向右移動，根據(jù)化學(xué)平衡移動影響因素判斷；
（3）提高催化劑效率可以通過凈化氣體、控制溫度在400～500℃、增大催化劑與反應(yīng)氣體的接觸面積；
（4）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)特征判斷；根據(jù)“三段式”來進行計算得出結(jié)論；
（5）根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響判斷．

解答 解：（1）過量NaOH溶液與SO₂反應(yīng)生成亞硫酸鈉與水，離子方程式為SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，故答案為：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（2）提高SO₂平衡轉(zhuǎn)化率，促進化學(xué)平衡向右移動，
A．正反應(yīng)方向氣體體積減小，減小壓強，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，故A錯誤；
B．正反應(yīng)方向放熱，升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，故B錯誤；
C．增大氧氣濃度，化學(xué)平衡向右移動，故C正確；
D．減小生成物濃度，化學(xué)平衡向右移動，故D正確；
故答案為：CD；
（3）提高催化劑效率可以通過凈化氣體、控制溫度在400～500℃、增大催化劑與反應(yīng)氣體的接觸面積，
故答案為：凈化氣體、控制溫度在400～500℃；增大催化劑與反應(yīng)氣體的接觸面積等；
（4）①A、反應(yīng)物和生成物全是氣體，氣體質(zhì)量不變，容器體積不變，混合氣體密度始終不變，所以密度不變不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故A選；
B、SO₂百分含量保持不變，即各物質(zhì)濃度不再發(fā)生變化，達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故B不選；
C、反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不同，容器中氣體的壓強不變，則達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故C不選；
D、SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等，均為正反應(yīng)方向，不能判斷正逆反應(yīng)速率是否相等，不能判斷是否平衡，故D選；
E、反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不同，容器中氣體的物質(zhì)的量不變，則達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故E不選；
故答案為：AD；
  ②根據(jù)題意：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），
初始物質(zhì)的量：2         1         0
變化物質(zhì)的量：2x        x       2x         
平衡物質(zhì)的量：2-2x     1-x      2x
則平衡常數(shù)為K=$\frac{[S{O}_{3}]^{2}}{[S{O}_{2}]^{2}•[{O}_{2}]}$=$\frac{（\frac{2x}{2}）^{2}}{（\frac{2-2x}{2}）^{2}×（\frac{1-x}{2}）}$=$\frac{2{x}^{2}}{（1-x）^{3}}$，
故答案為：$\frac{2{x}^{2}}{（1-x）^{3}}$；
（5）圖2中時刻t₂SO₃濃度增大，SO₂濃度減小，即化學(xué)平衡向右移動，又由于在t₂時，二者濃度不變，即壓強不變，或者說，不是因為壓強變化而導(dǎo)致平衡的移動，只能為溫度的影響，所以條件為降低溫度，故答案為：降低溫度．

點評 本題是一道綜合性的考題，涉及化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡的移動以及v-t圖的知識，難度較大，綜合性強．