Question

【題目】一定條件下2L的密閉容器中，有反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)+Q。

(1)若起始時SO2為2mol，反應2min后SO2剩余1.6mol，則在0~2min內SO2的平均反應速率為_____mol/(L·min)；若繼續反應使SO2剩余1.2mol，則需要再反應的時間_____2min(不考慮溫度變化)；(選填“>”、“<”或“=”)

(2)反應達到平衡后，在其他條件不變的情況下，升高溫度，下列說法正確的是_____；(選填字母)

A．正反應速率增大，逆反應速率減小，平衡向正反應方向移動

B．正反應速率減小，逆反應速率增大，平衡向逆反應方向移動

C．正、逆反應速率都增大，平衡向逆反應方向移動

D．正、逆反應速率都增大，平衡向正反應方向移動

(3)若反應速率(v)與時間(t)的關系如圖所示，則導致t1時刻速率發生變化的原因可能是_____；(選填字母)

A．增大A的濃度 B．縮小容器體積

C．加入催化劑 D．降低溫度

(4)在硫酸工業生產中，為了有利于SO2的轉化，且能充分利用熱能，采用了中間有熱交換器的接觸室(見圖)。下列說法錯誤的是_____。(選填字母)

A．a、b兩處的混合氣體成分相同，b處氣體溫度高

B．c、d兩處的混合氣體成分不同

C．熱交換器的作用是預熱待反應的氣體，冷卻反應后的氣體

D．反應氣體進行兩次催化氧化的目的是提高SO2的轉化率

(5)硫酸工業制法中硫鐵礦是制取SO2的主要原料。硫鐵礦氧化焙燒的化學反應如下：3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2 4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2，若48molFeS2完全反應耗用氧氣131 mol，則反應產物中Fe3O4與Fe2O3物質的量之比為________。

Answer 1

【答案】0.1 ＞ C B B 2:9

【解析】

(1) 根據反應速率的公式計算；

(2)升高溫度正反應和逆反應速率都增大，又因為反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是放熱反應，升高溫度反應逆向移動；

(3)由圖可知，t1時正反應和逆反應速率都增大，并且v(正)大于v(逆)，說明反應正向移動。

(4) A．從a進入的氣體是含有SO2、O2、N2等的冷氣，經過熱交換器后從b處出來的是熱的氣體；

B．在c處出來的氣體SO2、O2在催化劑表面發生反應產生的含有SO3及未反應的SO2、O2等氣體，該反應是放熱反應，當經過熱交換器后被冷的氣體降溫，SO3變為液態；

C．熱交換器的作用是預熱待反應的冷的氣體，同時冷卻反應產生的氣體，為SO3的吸收創造條件；

D．使未反應的SO2進一步反應產生SO3，從而可以提高SO2的轉化率；

(5)根據鐵元素和氧元素守恒計算。

(1) 0~2min內SO2的平均反應速率為=0.1 mol/(L·min)；反應過程中SO2的濃度降低，反應速率減慢，若繼續反應使SO2剩余1.2mol，則需要再反應的時間>2min；

(2)升高溫度正反應和逆反應速率都增大，又因為反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是放熱反應，升高溫度反應逆向移動，故選C；

(3)由圖可知，t1時正反應和逆反應速率都增大，并且v(正)大于v(逆)，說明反應正向移動，反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是氣體體積減少的反應，可以通過縮小容器體積而增大壓強實現，催化劑不改變反應進程，降低溫度反應速率減小，故選B。

(4) A．根據裝置圖可知，從a進入的氣體是含有SO2、O2、N2等的冷氣，經過熱交換器后從b處出來的是熱的氣體，成分與a處相同，故A正確；

B．在c處出來的氣體有SO2、O2和在催化劑表面發生反應產生的SO3，該反應是放熱反應，經過熱交換器時，把反應產生的熱量傳遞給從a口進入的原料氣，在下層催化劑處再次發生催化氧化，從d口出去的氣體主要是生成的SO3及未反應的少量的SO2、O2等氣體，故二者含有的氣體的成分相同，故B錯誤；

C．熱交換器的作用是預熱待反應的冷的氣體，同時冷卻反應產生的氣體，為SO3的吸收創造條件，故C正確；

D．處氣體經過熱交換器后再次被催化氧化，目的就是使未反應的SO2進一步反應產生SO3，從而可以提高SO2的轉化率，故D正確；

故選：B。

(5)設反應產物中Fe3O4的物質的量為xmol，Fe2O3的物質的量為ymol，根據鐵元素守恒有：3x+2y=48，根據消耗氧氣的量有：8x+5.5y=131，解得：x=4mol，y=18mol，則則反應產物中Fe3O4與Fe2O3物質的量之比為2:9。