Question

黃鐵礦（主要成分為FeS₂）是工業(yè)制取硫酸的重要原料，其步驟為：第一步，煅燒FeS₂產(chǎn)物為SO₂和Fe₃O₄；第二步，SO₂向SO₃的轉(zhuǎn)化；第三步，SO₃轉(zhuǎn)化為硫酸．
（1）在恒溫條件下，向一固定容積的密閉容器中通入一定量的SO₂與O₂，發(fā)生如下反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），一段時(shí)間后，能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的有

bcd

a．SO₂和SO₃濃度相等   b．SO₂百分含量保持不變c．容器中氣體的壓強(qiáng)不變
d．SO₃的生成速率與SO₂的生成速率相等   e．容器中混合氣體的密度保持不變
（2）SO₂尾氣用過(guò)量的氨水吸收，對(duì)SO₂可進(jìn)行回收及重新利用，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃

；

（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；

（3）將黃鐵礦的煅燒產(chǎn)物Fe₃O₄溶于H₂SO₄后，加入鐵粉，可制備FeSO₄．酸溶過(guò)程中需保持溶液足夠酸性，其目的是

抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，防止Fe²⁺被氧化；

．
（4）將0.050molSO₂（g）和0.030molO₂（g）放入容積為1L的密閉容器中，反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）在一定條件下達(dá)到平衡，測(cè)得c（SO₃）=0.040mol?L．計(jì)算該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K和SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）．

1.6×10³L/mol；80%

．

Answer 1

分析：（1）a、濃度相等，無(wú)法知道正逆反應(yīng)速率是否相等；
b、二氧化硫含量不變，生成速率等于消耗速率，達(dá)到平衡狀態(tài)；
c、反應(yīng)前后的化學(xué)計(jì)量數(shù)不相等，壓強(qiáng)不變，氣體的物質(zhì)的量不變，達(dá)到平衡狀態(tài)；
d、二者化學(xué)計(jì)量數(shù)相等，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)；
e、容器容積不變，氣體質(zhì)量不變，密度始終不變；
（2）反應(yīng)方程式為：SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃ （NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（3）溶于H₂SO₄抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，加入鐵防止Fe²⁺被氧化；
（4）根據(jù)c（SO₃）=0.040mol?L，算出達(dá)到平衡時(shí)二氧化硫和氧氣的濃度，求出化學(xué)平衡常數(shù)，和二氧化硫的轉(zhuǎn)化率．

解答：解：（1）a、SO₂和SO₃濃度相等，無(wú)法判斷正逆反應(yīng)速率是否相等，故a錯(cuò)誤；
b、反應(yīng)前后化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，SO₂百分含量保持不變，說(shuō)明生成和消耗速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故b正確；
c、反應(yīng)物和生成物都是氣體，化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，壓強(qiáng)不變，說(shuō)明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故c正確；
d、二氧化硫和三氧化硫分別是反應(yīng)物和生成物，SO₃的生成速率與SO₂的生成速率相等，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確；
e、由于容器容積固定，混合氣體質(zhì)量不變，密度始終不變，故密度無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡，故e錯(cuò)誤；
故選bcd；
（2）二氧化硫和氨氣反應(yīng)生成亞硫酸銨，再用稀硫酸回收及重新利用，反應(yīng)方程式是：SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃；（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
故答案是：SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃；（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O
（3）Fe₃O₄溶于H₂SO₄的目的是抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，加入鐵防止Fe²⁺被氧化；
故答案是：抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，防止Fe²⁺被氧化；
（4）c（SO₃）=0.040mol?L^-1，n（SO₃）=0.04mol，消耗的二氧化硫的物質(zhì)的量是0.04mol，消耗氧氣0.02mol，混合氣體中c（SO₂）=0.01mol/L，c（O₂）=0.01mol/L，平衡常數(shù)K=

(0.04)2

0.01?(0.01)2

=1.6×10³L/mol，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為：

0.04mol

0.05mol

×100%=80%；
故答案是：1.6×10³L/mol；80%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，側(cè)重考查了閱讀、分析信息的能力，難度中等．