Question

硫酸的消費量常被作為國家工業發展水平的一種標志．工業合成硫酸最重要一步：2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g）△H＜0．在一定條件下，將2mol SO₂（g） 和1mol O₂ （g） 充入2L密閉容器中，反應從起始到平衡后壓強變為原來的11/15．回答下列問題：
（1）下表為2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g）反應的溫度和壓強對SO₂轉化率的影響：

壓強/MPa 溫度/℃	0.1	0.5	1	10	常壓為1.01x105 =101kPa =0.1MPa
400	99.2%	99.6%	99.7%	99.9%
500	93.5%	96.9%	97.8%	98.7%
600	73.7%	85.8%	89.5%	96.4%

你認為最好選擇的壓強是______理由是：______．
（2）請計算題干條件下SO₂的平衡轉化率及SO₃（g）?SO₂（g）+1/2O₂ （g）的平衡常數，寫出計算過程（最后一步不必算出精確數值）：

Answer 1

（1）分析表中數據，壓強在0.1MPa時轉化率已很大，并且增大壓強轉化率變化不大，加壓對設備要求高、增大投資和能耗，無需較高壓強，
故答案為：0.1 MPa；常壓時SO₂的轉化率已經很高，若加壓對設備要求高、增大投資和能耗；
（2）設O₂的物質的量變化為x．
2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g）
n（起始）mol     2       1           0
△n（變化）mol    2x      x           2x
n（平衡）mol    2-2x    1-x           2x
則：

2-2x+1-x+2x

2+1

=

11

15

   
解得：x=0.8mol
SO₂的轉化率為：

0.8mol×2

2mol

×100%=80%
該反應2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g） 平衡時的各物質的濃度為：
c（SO₂）=（2mol-2×0.8mol）÷2L=0.2mol/L，
c（SO₃）=2×0.8mol÷2L=0.8mol/L，
c（O₂）=（1mol-0.8mol）÷2L=0.1mol/L，
則平衡常數為：k=

c(SO3)2

c(SO2)2?c(O 2)

=

(0.8mol/L)2

(0.2mol/L)2×0.1mol/L

=160L/mol
故SO₃（g）?SO₂（g）+

1

2

 O₂ （g）的平衡常數為：k′=

1 k

=

1 160L/mol

=

1 160

mol

1

2

L-

1

2

)
答：SO₂的平衡轉化率為80%，平衡常數為

1 160

mol

1

2

L-

1

2

)．