Question

硫酸是重要的化工原料，生产过程中SO₂催化氧化生成SO₃的化学反应为：

2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)。

（1）实验测得SO₂反应生成SO₃的转化率与温度、压强有关，请根据下表信息，结合工业生产实际，选择最合适的生产条件是________。

SO2     压强    转化率 温度	1个大气压	5个大气压	10个大气压	15个大气压
400℃	0.9961	0.9972	0.9984	0.9988
500℃	0.9675	0.9767	0.9852	0.9894
600℃	0.8520	0.8897	0.9276	0.9468

（2）反应2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)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1molO₂(g)

B．保持温度和容器体积不变，充入2mol SO₃(g)

C．降低温度

D．在其他条件不变时，减小容器的容积

（3）某温度下，SO₂的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如图所示。2.0 molSO₂和1.0mol O₂置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10 MPa。平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)_____K(B)（填“>”、“<”或“=”）, B点的化学平衡常数是______。

（4）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol SO₂和0.10molO₂, t₁时刻达到平衡，测得容器中含SO₃0.18mol。

① t_l 时刻达到平衡后，改变一个条件使化学反应速率发生如图所示的变化，则改变的条件是________。

A．体积不变，向容器中通入少量O₂

B．体积不变，向容器中通入少量SO₂

C．缩小容器体积

D．升高温度

E．体积不变，向容器中通入少量氮气

② 若继续通入0.20mol SO₂和0.10molO₂，则平衡________移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”) ，再次达到平衡后，______mol<n(SO₃)<______mol。

Answer

1个大气压和400℃ A、C = 800 C 正向 0.36 0.4

【解析】(1）因为SO2与O2的反应是放热反应，所以选择的温度为400℃，而1个标准大气压时SO2的转化率已经很大，再增大压强，SO2的转化率提高不大，但会增加生产成本，所以选择1个标准大气压；

(2）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，所以A正确；B．保持温度和容器内压强不变，充入2mol SO3 (g）相当于充入2.0molSO2和5.0molO2，新的平衡与原平衡等效，SO2的浓度不变，所以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，所以C正确；D．在其他条件不变时，减小容器的容积，SO2的浓度瞬间增大，之后平衡向气体体积减少的方向移动，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，所以D错误；故答案为AC。

(3）平衡常数只受温度的影响，温度不变，则压强改变，平衡状态由A变到B时，则K(A）=K(B），
由图象知，体系总压强为0.10MPa时SO2的平衡转化率为0.8，则二氧化硫转化物质的量=2.0mol×0.8=1.6mol，
    2SO2(g）+O2(g） 2SO3(g）
起始：2.0mol  1.0mol      0
转化：1.6mol  0.8mol       1.6mol
平衡：0.4mol  0.2mol       1.6mol
则平衡时：c(SO2）=0.04mol/L，c(O2）=0.02mol/L，c(SO3）=0.16mol/L，
K(A）=K(B）==800；
(4）①t1时刻达到平衡后，改变一个条件使化学反应速度发生如图所示的变化分析可知，改变条件正逆反应速率都增大，且正反应速率大于逆反应速率；A．体积不变，向容器中通入少量O2 ，此时刻正反应速率增大，逆反应速率不变，随反应进行正反应速率减小，逆反应速率增大，最后达到新的平衡状态，图象中逆反应速率变化不符合，故A错误；B．体积不变，向容器中通入少量SO2，此时刻正反应速率增大，逆反应速率不变，随反应进行正反应速率减小，逆反应速率增大，最后达到新的平衡状态，图象中逆反应速率变化不符合，故B错误；C．缩小容器体积，压强增大，正逆反应速率增大，正反应是气体体积减小的反应，所以平衡正向进行，图象变化符合要求，故C正确；D．正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，正逆反应速率都增大，逆反应速率大于正反应速率，故D错误；E．体积不变，向容器中通入少量氮气，总压增大，各气体分压不变，平衡不变，故E错误；故选C；
②当生成0.18molSO3时，参加反应的氧气的物质的量为x，
2SO2(g）+O2(g）⇌2SO3(g）
1        2
x       0.18mol
x==0.09mol，
继续通入0.20mol SO2和0.10mol O2，容器内压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动；
用极限法求出n(SO3）的范围，
假设平衡不移动，此时n(SO3）=0.18×2=0.36mol，
假设0.40molSO2完全生成SO3，根据反应方程式2SO2(g）+O2(g）⇌2SO3(g）可知，n(SO3）=0.4mol，
所以再次达到平衡时，0.36mol＜n(SO3）＜0.40mol。