Question

【題目】硫酸是基礎化工的重要產品，硫酸的消費量可作為衡量一個國家工業發展水平的標志。生產硫酸的主要反應為：SO2(g)+ 1/2O2(g) SO3(g)。

（1）恒溫恒壓下，平衡體系中SO3的體積分數和y與SO2、O2的物質的量之比的關系如圖1：則b點n(SO2)/n(O2)=________________；y為_____________(填編號)。

A．平衡常數

B．SO3的平衡產率

C．O2的平衡轉化率

D．SO2的平衡轉化率

（2）Kp是以各氣體平衡分壓代替濃度平衡常數Kc中各氣體的濃度的平衡常數。在400~650℃時，Kp與溫度(T /K)的關系為lgKp= - 4.6455，則在此條件下SO2轉化為SO3反應的ΔH_______(填“>0”或“<0”)。

（3）①該反應的催化劑為V2O5，其催化反應過程為：

SO2+V2O5SO3+V2O4 K1 1/2O2+V2O4V2O5 K2

則在相同溫度下2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡常數K=____________(以含K1、K2的代數式表示)。

②V2O5加快反應速率的原因是_____________________________。

（4）在7.0% SO2、11% O2、82% N2(數值均為氣體體積分數)時，SO2平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖2，則列式計算460℃、1.0 atm下，SO2(g)+1/2 O2(g) SO3(g)的Kp=_______(已知：各氣體的分壓=總壓×各氣體的體積分數)。

（5）綜合第（4）題圖給信息，工業生產壓強通常采用常壓的原因是__________________________。

Answer 1

【答案】 2 D <0 (K1×K2)2 降低反應的活化能，活化分子百分數增大，有效碰撞幾率提高 Kp=113/atm1/2 常壓下SO2的平衡轉化率已經很大,再增大壓強，對設備要求較高

【解析】(1)當二氧化硫的量與氧氣的物質的量之比等于系數之比時三氧化硫的體積分數最大，b點三氧化硫體積分數最大，此點處n(SO2)/n(O2)=2：1；由圖象可知，n(SO2)/n(O2)越大，y值越小，A．平衡常數僅與溫度有關，所以n(SO2)/n(O2)變化，平衡常數不變，不符合圖像，故錯誤；B．n(SO2)/n(O2)越大，二氧化硫物質的量越大，則SO3的平衡產率越大，不符合圖像，故錯誤；C．n(SO2)/n(O2)越大，二氧化硫物質的量越大，則O2的轉化率越大，不符合圖像，故錯誤；D．n(SO2)/n(O2)越大，二氧化硫物質的量越大，則SO2的平衡轉化率越小，符合圖像，故正確；故選D；故答案為：2；D；

(2)根據圖知，升高溫度平衡常數減小，說明平衡逆向移動，正反應是放熱反應，焓變小于0，故答案為：＜0；

(3)將方程式2(①+②)得2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，方程式相加平衡常數相乘，方程式擴大2倍，平衡常數變為原來的平方，所以該反應化學平衡常數K等于(K1×K2)2，故答案為：(K1×K2)2；

(4)混合氣體中7.0%SO2、11%O2、82%N2，假設有混合氣體100mol，則二氧化硫為7mol、氧氣11mol、氮氣82mol，460℃、1.0atm下二氧化硫轉化率為97%，則參加反應的n(SO2)=7mol×97%=6.79mol，剩余的n(SO2)=7mol×3%=0.21mol，剩余的n(O2)=11mol-×6.79mol=7.605mol，生成的三氧化硫物質的量=6.79mol，反應后混合氣體總物質的量=0.21mol+7.605mol+6.79mol +82mol =96.605mol，反應前后物質的量之比等于其壓強之比，則反應后壓強=×1atm=0.9579atm，二氧化硫的分壓=×0.9579atm，氧氣分壓=×0.9579atm，三氧化硫分壓=×0.9579atm，化學平衡常數Kp===113/atm1/2，故答案為：113/atm1/2；

(5)根據圖知，在400～500℃時二氧化硫轉化率較大，反應速率快，此時催化劑的活性最高，所以工業生產最適宜的溫度范圍為400～500℃，又常壓下SO2的平衡轉化率已經很大，再增大壓強，對設備要求較高，故答案為：常壓下SO2的平衡轉化率已經很大，再增大壓強，對設備要求較高。