利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫*的关键步骤.已知:SO2(g)+O2(g)⇌SO3(g)△...
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利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫*的关键步骤.
已知:SO2(g)+O2(g)⇌SO3(g)△H=﹣98 kJ•mol﹣1.
(1)某温度下该反应的平衡常数K=,若在此温度下,向100 L的恒容密闭容器中,充入3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g),则反应开始时v(正) v(逆)(填“<”“>”或“=”).
(2)一定温度下,向一带活塞的体积为2 L的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0 mol O2,达到平衡后体积变为1.6 L,则SO2的平衡转化率为 .
(3)在(2)中的反应达到平衡后,改变下列条件,能使SO2(g)平衡浓度比原来减小的是 (填字母).
A.保持温度和容器体积不变,充入1.0 mol O2
B.保持温度和容器内压强不变,充入1.0 mol SO3
C.降低温度
D.移动活塞压缩气体
(4)若以如图所示装置,用电化学原理生产硫*,写出通入O2电极的电极反应式为 O .
(5)为稳定持续生产,硫*溶液的浓度应维持不变,则通入SO2和水的质量比为 .
【回答】
【考点】化学平衡的计算;原电池和电解池的工作原理;化学平衡的影响因素.
【专题】化学平衡专题.
【分析】(1)某温度下该反应的平衡常数K=,计算Qc与K比较,判断反应速率关系;
(2)2 L的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0 mol O2,达到平衡后体积变为1.6 L,则
SO2(g)+O2(g)⇌SO3(g)
开始 2 1 0
转化2x x 2x
平衡2﹣2x 1﹣x 2x
由,解得x=0.12mol,以此计算;
(3)能使SO2(g)平衡浓度比原来减小,则化学平衡正向移动;
(4)通入O2电极为正极,得到电子;
(5)硫*溶液的浓度应维持不变,可知生成硫*溶液中硫*的质量为98g,则水的质量为98g,二氧化硫与水反应时消耗1mol水,以此计算.
【解答】解:(1)某温度下该反应的平衡常数K=,因为浓度商Qc==2.5>K,所以化学反应正向进行,即v(正)>v(逆),故*为:>;
(2)2 L的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0 mol O2,达到平衡后体积变为1.6 L,则
SO2(g)+O2(g)⇌SO3(g)
开始 2 1 0
转化2x x 2x
平衡2﹣2x 1﹣x 2x
由,解得x=0.6mol,
可知参与反应的SO2为1.2 mol,所以SO2的转化率α=×100%=60%,
故*为:60%;
(3)A.保持温度和容器体积不变,O2的浓度增大,平衡正向移动,SO2的浓度减小,故A正确;
B.保持温度和容器内压强不变,充入1 mol SO3,新的平衡与原平衡等效,SO2的浓度不变,故B错误;
C.降低温度,平衡向放热的方向移动,而正反应为放热,所以平衡正向移动,SO2的浓度减小,故C正确;
D.移动活塞压缩气体,SO2的浓度瞬间增大,之后平衡向气体体积减小的方向移动,即向正反应方向移动,SO2的浓度减小,再次到达平衡时SO2的浓度仍比原来大,故D错误;
故*为:AC;
(4)SO2被氧化为硫*,则通入O2的电极是正极,发生得电子还原反应,结合电解质溶液显**,则电极反应式是O2+4e﹣+4H+=2H2O,故*为:O2+4e﹣+4H+=2H2O;
(5)硫*溶液的浓度应维持不变,可知生成硫*溶液中硫*的质量为98g,则水的质量为98g,二氧化硫与水反应时消耗1mol水,则1 mol SO2转化为50%硫*所需水的质量为18g/mol×(1mol+)=116 g,故SO2与H2O质量比为32:116=16:29,故*为:16:29.
【点评】本题考查化学平衡移动、计算及电解池原理等,为高频考点,把握相关化学反应原理知识为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,题目难度中等.
知识点:化学平衡单元测试
题型:填空题
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