Question

硫酸用途十分廣泛，工業上合成硫酸時，將SO₂轉化為催化氧化是一個關鍵步驟。請回答下列問題：
（1）該反應在恒溫恒容密閉容器中進行，判斷其達到平衡狀態的標志是　　。（填字母）
a．SO₂和SO₃濃度相等
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
（2）某溫度下，2SO₂(g)＋O₂(g）2SO₃(g） △H＝－196 kJ?mol^－1。在一個固定容積為5 L的密閉容器中充入0.20 mol SO₂和0.10 mol O₂，半分鐘后達到平衡，測得容器中含SO₃為0.18 mol，則v(O₂)＝　  　mol?L^－1?min^－1，放出的熱量為　         　 kJ。
（3）一定溫度時，SO₂的平衡轉化率(α)與體系總壓強(p)的關系如圖所示。試分析工業生產中采用常壓的原因是　               　。

（4）將一定量的SO₂和0.7 molO₂放入一定體積的密閉容器中，在550℃和催化劑作用下發生反應。反應達到平衡后，將容器中的混合氣體通過過量NaOH溶液，氣體體積減少了21.28 L；再將剩余氣體通過焦性沒食子酸的堿性溶液吸收O₂，氣體的體積又減少了5.6 L(以上氣體體積均為標準狀況下的體積)。則該反應達到平衡時SO₂的轉化率是多少？（要寫出計算過程，計算結果保留一位小數。）

Answer 1

（1）bc   
（2）0.036  17.64
（3）在常壓下該反應轉化率已很高，若再加壓，對設備要求高，同時要消耗大量的能源，不經濟。
（4）94.7%

解析試題分析：（1）“變量不變達平衡”，a。反應物和生成物的濃度不變時達平衡，而不是相等，錯誤；b。SO₂百分含量是變量，不變時達到平衡，正確；c．反應是在恒容的容器中進行，反應前后氣體的物質的量會發生變化，故容器中氣體的壓強是變量，正確； d．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率是同一個方向，一定相等，錯誤；e．容器體積固定，氣體的質量固定，氣體的密度是定量，錯誤；
（2）v(O₂)＝v (SO₃)/2=0.18÷5÷0.5÷2=0.036mol?L^－1?min^－1，放出的熱量為196÷2×0.18=17.64kJ；
（3）在常壓下該反應轉化率已很高，若再加壓，對設備要求高，同時要消耗大量的能源，不經濟。
（4）通過過量NaOH溶液，被吸收的為SO₂和SO₃，物質的量為21.28÷22.4=0.95mol；剩余氧氣的量為5.6÷22.4=0.25mol，反應的氧氣為0.7－0.25=0.45mol,生成SO₃的量為0.45×2=0.9mol；故剩余SO₂的量為0.95-0.9=0.05mol，其始量為0.95+0.05=1.00mol，轉化率為0.95÷1.00=0.95
考點：考查化學平衡計算及分析的有關問題。