Question

13．工業制硫酸生產流程如圖1：

（1）實驗室常用過量的氫氧化鈉溶液吸收SO₂尾氣，該反應的離子方程式為SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O．
（2）已知SO₂和O₂生成SO₃的反應過程放熱．在催化反應室中，下列措施有利于提高SO₂平衡轉化率的有CD．（填寫編號）
A．減少壓強   B．升高溫度   C．不斷補充空氣  D．及時分離出SO₃
（3）在工業制硫酸生產中，為提高催化劑效率采取的措施有凈化氣體、控制溫度在400～500℃；增大催化劑與反應氣體的接觸面積等（答出2點）．
（4）在450℃、常壓和釩催化條件下，在容積為2L的恒容容器中加入2molSO₂和1molO₂．
①下列選項中不能作為判斷該反應是否達平衡狀態的標志的是AD．（填寫編號）
A．混合氣密度不變化  B．SO₂百分含量保持不變　　C．容器中氣體的壓強不變
D．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等　　　　　　E．氣體總物質的量不變
②達平衡后，測得平衡常數為K，若此時O₂的轉化率為x，則K和x的關系滿足K=$\frac{2{x}^{2}}{（1-x）^{3}}$．
（5）SO₂和O₂的反應在恒容密閉容器中發生，圖2、3表示在時刻t₁達到平衡、在時刻t₂因改變某個條件而發生變化的情況，根據圖2、圖3相關信息，判斷t₂發生改變的條件是降低溫度．

Answer 1

分析 （1）過量NaOH溶液與SO₂反應生成亞硫酸鈉與水；
（2）提高SO₂平衡轉化率，促進化學平衡向右移動，根據化學平衡移動影響因素判斷；
（3）提高催化劑效率可以通過凈化氣體、控制溫度在400～500℃、增大催化劑與反應氣體的接觸面積；
（4）根據化學平衡狀態特征判斷；根據“三段式”來進行計算得出結論；
（5）根據外界條件對化學平衡的影響判斷．

解答 解：（1）過量NaOH溶液與SO₂反應生成亞硫酸鈉與水，離子方程式為SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，故答案為：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（2）提高SO₂平衡轉化率，促進化學平衡向右移動，
A．正反應方向氣體體積減小，減小壓強，化學平衡向逆反應方向移動，故A錯誤；
B．正反應方向放熱，升高溫度，化學平衡向逆反應方向移動，故B錯誤；
C．增大氧氣濃度，化學平衡向右移動，故C正確；
D．減小生成物濃度，化學平衡向右移動，故D正確；
故答案為：CD；
（3）提高催化劑效率可以通過凈化氣體、控制溫度在400～500℃、增大催化劑與反應氣體的接觸面積，
故答案為：凈化氣體、控制溫度在400～500℃；增大催化劑與反應氣體的接觸面積等；
（4）①A、反應物和生成物全是氣體，氣體質量不變，容器體積不變，混合氣體密度始終不變，所以密度不變不能說明反應達到平衡狀態，故A選；
B、SO₂百分含量保持不變，即各物質濃度不再發生變化，達到化學平衡狀態，故B不選；
C、反應前后氣體物質的量不同，容器中氣體的壓強不變，則達到化學平衡狀態，故C不選；
D、SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等，均為正反應方向，不能判斷正逆反應速率是否相等，不能判斷是否平衡，故D選；
E、反應前后氣體物質的量不同，容器中氣體的物質的量不變，則達到化學平衡狀態，故E不選；
故答案為：AD；
  ②根據題意：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），
初始物質的量：2         1         0
變化物質的量：2x        x       2x         
平衡物質的量：2-2x     1-x      2x
則平衡常數為K=$\frac{[S{O}_{3}]^{2}}{[S{O}_{2}]^{2}•[{O}_{2}]}$=$\frac{（\frac{2x}{2}）^{2}}{（\frac{2-2x}{2}）^{2}×（\frac{1-x}{2}）}$=$\frac{2{x}^{2}}{（1-x）^{3}}$，
故答案為：$\frac{2{x}^{2}}{（1-x）^{3}}$；
（5）圖2中時刻t₂SO₃濃度增大，SO₂濃度減小，即化學平衡向右移動，又由于在t₂時，二者濃度不變，即壓強不變，或者說，不是因為壓強變化而導致平衡的移動，只能為溫度的影響，所以條件為降低溫度，故答案為：降低溫度．

點評 本題是一道綜合性的考題，涉及化學反應速率、化學平衡常數、化學平衡的移動以及v-t圖的知識，難度較大，綜合性強．