Question

11．黃鐵礦（主要成分為FeS₂）是工業制取硫酸的重要原料，其燃燒產物為SO₂和Fe₂O₃．
（1）已知1g FeS₂完全燃燒放出7.1kJ熱量，則表示FeS₂完全燃燒反應的熱化學方程式為：4FeS₂（s）+11O₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408kJ/mol．
（2）將0.050molSO₂（g）和0.030molO₂（g）放入容積為1L的密閉容器中，反應：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 在一定條件下達到平衡，測得c（SO₃）=0.040mol/L．則該條件下反應的平衡常數K的數值為1.6×10³，SO₂的平衡轉化率為80%．
（3）當該反應處于平衡狀態時，欲使平衡向正反應方向移動且反應速率加快，下列措施可行的是B．（填字母）
A．向平衡混合物中充入Ar                B．向平衡混合物中充入O₂
C．改變反應的催化劑                     D．降低反應的溫度
（4）反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，SO₂的轉化率在起始溫度T₁=673K下隨反應時間（t）的變化如圖，其他條件不變，僅改變起始溫度為T₂=723K，請在圖中畫出溫度T₂下SO₂的轉化率隨反應時間變化的預期結果示意圖．

Answer 1

分析 （1）黃鐵礦（主要成分為FeS₂）其燃燒產物為SO₂和Fe₂O₃，1g FeS₂完全燃燒放出7.1kJ熱量，480gFeS₂完全燃燒放出3408kJ熱量，機會熱化學方程式書寫；
（2）依據化學平衡三段式結合平衡常數=生成物濃度的冪次方之積比上反應物濃度的冪次方之積、轉化率=$\frac{轉化量}{起始量}$進行列式計算；
（3）欲使平衡向正反應方向移動且反應速率加快改變的條件需要增大反應物的濃度、增大壓強等措施；注意溫度降低平衡正向進行，但速率減��；
（4）反應是放熱反應，溫度升高，平衡逆向進行二氧化硫的轉化率減小，但達到平衡所需要的時間縮短，據此畫出曲線．

解答 解：（1）黃鐵礦（主要成分為FeS₂）其燃燒產物為SO₂和Fe₂O₃，1g FeS₂完全燃燒放出7.1kJ熱量，480gFeS₂完全燃燒放出3408kJ熱量，反應的熱化學方程式為：
4FeS₂（s）+11O₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408kJ/mol；
故答案為：4FeS₂（s）+11O₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408kJ/mol；
（2）將0.050molSO₂（g）和0.030molO₂（g）放入容積為1L的密閉容器中，反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 在一定條件下達到平衡，測得c（SO₃）=0.040mol/L．依據平衡三段式列式計算；
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol/L） 0.05 0.03 0
變化量（mol/L） 0.04 0.02 0.04
平衡量（mol/L）0.01 0.01 0.04
平衡常數=$\frac{0.04{\;}^{2}}{0.01{\;}^{2}×0.01}$=1.6×10³；
SO₂的平衡轉化率=$\frac{0.04mol/L}{0.05mol/L}$×100%=80%；
故答案為：1.6×10³；80%；
（3）欲使平衡向正反應方向移動且反應速率加快；
A．向平衡混合物中充入Ar，容器中總壓增加，分壓不變，平衡不動，故A不符合；
B．向平衡混合物中充入O₂，增大反應物的濃度平衡正向進行，反應速率增大，故B符合；
C．改變反應的催化劑，對平衡無影響，平衡不動，故C不符合；
D．降低反應的溫度，反應速率減小，故D不符合；
故答案為：B；
（4）反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，SO₂的轉化率在起始溫度T₁=673K下隨反應時間（t）的變化如下圖，其他條件不變，僅改變起始溫度為T₂=723K，溫度升高，平衡逆向進行，二氧化硫的轉化率減小，但反應速率增大，達到平衡需要的時間短，在圖中畫出溫度T₂下SO₂的轉化率隨反應時間變化的預期結果示意圖如圖所示；

故答案為：．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫方法，化學平衡的定量計算，平衡常數和轉化率概念的應用，圖象分析畫法的分析應用，題目難度中等．