Question

（14分）在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应:2SO₂(g)+ O₂ (g)  2SO₃(g) △H< 0。查阅资料知SO₃熔点16.83℃，沸点44.8℃。

（1）600℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO₂，O₂，SO₃物质的量变化如图。

①该反应的化学平衡常数表达式 K=   

②该反应能自发进行的原因是    。

③据图判断，该反应处于平衡状态的时间是    。

④据图判断，反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­    （用文字表达）。

（2）某化学研究学习小组用下图的装置组装设计了一个实验，以测定SO₂转化为SO₃的转化率，仪器的连接顺序是a→h→i→b→c→f→g→d→e。

①为提高SO₂的转化率，实验时Ⅰ处滴入浓硫酸与Ⅱ处加热催化剂的先后顺序是    。

②在Ⅰ处用大火加热烧瓶时SO₂的转化率会    。（填“填大”“不变”或“减小”）

③用n mol Na₂SO₃粉末与足量浓硫酸进行此实验，当反应结束时，继续通入O₂一段时间后，称得Ⅲ处增重 m g，则本实验中SO₂的转化率为    。

Answer

（1）①        ②该反应是放热反应

③15—20   25—30                 ④增大氧气的浓度（或物质的量）

（2）①先加热Ⅱ处催化剂  ②减小    ③×100%

【解析】（1）①平衡常数是指可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，因此该反应的平衡常数表达式为。

②由于反应是放热反应，所以是可以自发进行。

③平衡时正逆反应速率是相等，因此物质的浓度是不变的，所以根据图像可判断，处于平衡状态的是15—20min和25—30min。

④由图像可以看出，在20min时，氧气的浓度突然变大，而SO2和三氧化硫的物质的量不变。随后三氧化硫的物质的量逐渐增大，氧气和二氧化硫的物质的量逐渐减小。这说明是通过增大氧气的浓度，使平衡向正反应方向移动的。

（2）①Ⅰ是制备二氧化硫的，Ⅱ是氧化二氧化硫的，所以为了提高二氧化硫的转化率，应该是先加热Ⅱ处催化剂，然后再滴入浓硫酸。

②在Ⅰ处用大火加热，则二氧化硫的生成速率过快，氧化二氧化硫的效率就底，转化率就降低。

③Ⅲ是用来吸收没有反应的二氧化硫，n mol Na2SO3可生成n mol二氧化硫，设转化率是x，则（n－nx）×64＝m，解得x＝。