Question

【題目】利用催化氧化反應將SO2轉化為SO3是工業上生產硫酸的關鍵步驟。

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

（1）某溫度下該反應的平衡常數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)，則反應開始時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，達到平衡后體積變為1.6 L，則SO2的平衡轉化率為___________。

(3)在(2)中的反應達到平衡后，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.保持溫度和容器內壓強不變，充入1.0 molSO3 D．移動活塞壓縮氣體

(4)用下圖裝置可以進行測定SO2轉化成SO3的轉化率的實驗。已知SO3的熔點是16.8℃，沸點是445.8℃。已知發生裝置中所涉及反應的化學方程式為Na2SO3(s)+H2SO4(98%)Na2SO4+H2O+SO2↑。

①根據實驗需要，應該在I、II、Ⅲ處連接合適的裝置。請從下圖A--E裝置中選擇最適合裝置并將其序號填入下面的空格中。I、II、Ⅲ處連接的裝置分別是______________________。

②從乙處均勻通入O2，為使SO2有較高的轉化率，實驗中在加熱催化劑與滴加濃硫酸的順序中，應采取的操作是____________。

③通過測量裝置________的增重來計算SO2的轉化率。

④將SO2通入含1.5 mol氯酸的溶液中，可生成一種強酸和一種氧化物，若有1.5×6.02×l023個電子轉移時，該反應的化學方程式為________________。

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.因為反應開始時濃度商QC = = = =K，所以反應開始時即處于平衡狀態，v(正)＝v(逆)，故答案為：＝；

(2). 根據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，達到平衡后體積變為1.6L，則n后=2.4mol，結合三段式法：

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

起始(mol)2.0 1.0 0

轉化(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，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，該反應的正反應為放熱反應，所以平衡正向移動，SO2的濃度減小，故B正確；C. 保持溫度和容器內壓強不變，充入1.0mol SO3，新的平衡與原平衡等效，SO2的濃度不變，所以C錯誤；D. 移動活塞壓縮氣體，SO2的濃度瞬間增大，之后平衡向氣體體積減少的方向移動，即向正反應方向移動，SO2的濃度減小，再次到達平衡時SO2的濃度仍比原來大，所以D錯誤；故答案為：AB；

⑷. ①. Ⅰ裝置必須要對二氧化硫進行干燥，可以用濃硫酸來干燥二氧化硫氣體；SO3的熔點是16.8℃，可以用冰水來獲得三氧化硫；未反應完的二氧化硫對空氣會產生污染，可以用堿石灰或者氫氧化鈉溶液來進行尾氣處理，故答案為：B； A；E/C；

②. 為保證產生的二氧化硫盡可能多的轉化為三氧化硫，應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.根據上述分析可知，裝置II和III分別收集的是SO3和SO2，因此應通過測量裝置II和III的增重來計算SO2的轉化率，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為+5價，有1.5×6.02×1023個即1.5mol電子轉移時，1.5mol氯酸中氯元素的化合價應由+5價降到+4價，所以產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。