Question

（1）下表為某溫度和壓強下，密閉容器中SO₂氧化為SO₃反應在不同時間各物質(zhì)的濃度（mol/L）

時間（min）		10	20	30	40	50	60	70
SO2	10	7	5	3.5	2	1	1	1
O2	5	3.5	2.5	1.75	1	0.5	0.5	0.5
SO3		3	5	6.5	8	9	9	9

試畫出V（SO₃）-t圖．

（2）工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時，利用催化氧化反應將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是一個關鍵步驟．壓強及溫度對SO₂轉(zhuǎn)化率的影響如下表（原料氣各成分的體積分數(shù)為：SO₂：7%，O₂：11%，N₂：82%）：

壓強/MPa 溫度/℃	0.1	0.5	1	10
400	99.2%	99.6%	99.7%	99.9%
500	93.5%	96.9%	97.8%	99.3%
600	73.7%	85.8%	89.5%	96.4%

①如何利用表中數(shù)據(jù)推斷SO₂的氧化反應的熱效應？______．
②在400一500℃時，SO₂的催化氧化采用常壓而不是高壓，主要原因是：______．
③工業(yè)制硫酸所產(chǎn)生的尾氣含有SO₂、微量的SO₃和酸霧．為了保護環(huán)境將尾氣通入氨水中，能發(fā)生多個反應，寫出其中可能發(fā)生的兩個氧化還原反應的化學方程式：______．
④能用于測定硫酸尾氣中SO₂含量的是______．（填字母）
A．NaOH溶液、酚酞試液   
B．KMnO₄溶液、稀H₂SO₄
C．碘水、淀粉溶液
D．氨水、酚酞試液
⑤某溫度下，SO₂氧化為SO₃在10L的密閉容器中進行，開始向容器加入4.0mol SO₂和10.0mo1O₂，當反應達到平衡時，混合氣體為13.0mol，則SO₂的轉(zhuǎn)化率為______，該溫度反應的平衡常數(shù)______．

Answer 1

【答案】分析：（1）畫V（S0₃）-t圖．依據(jù)題干中所給的數(shù)據(jù)在坐標系中描點畫出變化曲線，注意起點、拐點、終點的判斷；
（2）①依據(jù)壓強及溫度對S0₂轉(zhuǎn)化率的影響數(shù)據(jù)，分析溫度改變對二氧化硫轉(zhuǎn)化率的影響分析，進而判斷反應吸熱放熱；
②從所給數(shù)據(jù)分析，常壓下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率與加壓時二氧化硫的轉(zhuǎn)化率對比，改變不大；
③尾氣含有S0₂、微量的S0₃和酸霧，其中二氧化硫會發(fā)生反應生成亞硫酸、亞硫酸銨、亞硫酸氫銨，這些物質(zhì)易被氧化；
④測定硫酸尾氣中S0₂含量，尾氣中含有三氧化硫，需要加入與二氧化硫反應的試劑，不與三氧化硫反應，且現(xiàn)象明顯；
⑤利用化學平衡的三段式進行計算，計算出消耗量計算轉(zhuǎn)化率，計算出平衡濃度計算平衡常數(shù)；
解答：解：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，起點三氧化硫生成的量為0，反應到50min后，三氧化硫濃度不再變化，說明已達到平衡，依據(jù)各點數(shù)據(jù)在坐標系中描點連線，畫出變化曲線如圖：

故答案為：；
（2）①依據(jù)數(shù)據(jù)分析，壓強一定時，溫度升高，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率減小，說明升溫平衡向逆反應方向移動，所以二氧化硫的氧化反應為放熱反應，
故答案為：壓強一定時，溫度升高，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率減小，說明升溫平衡向逆反應方向移動，所以二氧化硫的氧化反應為放熱反應；
②壓強及溫度對S0₂轉(zhuǎn)化率的影響依據(jù)表中數(shù)據(jù)，400℃～500℃時，1標準大氣壓時二氧化硫轉(zhuǎn)化率為97.8%、99.7%；10大氣壓時二氧化硫轉(zhuǎn)化率為99.3%、99.7%；對比數(shù)據(jù)可知，增大到10個大氣壓，二氧化硫轉(zhuǎn)化率變化不大，但增大壓強會對設備要求更高，成本高，所以工業(yè)上直接采用常壓；
故答案為：從化學平衡移動條件分析應該采用低溫高壓．而根據(jù)表格中提供的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，壓強的增加引起SO₂轉(zhuǎn)化率的變化并不明顯，反而增加成本，所以工業(yè)上直接采用常壓；
③尾氣含有S0₂、微量的S0₃和酸霧，其中二氧化硫會發(fā)生反應生成亞硫酸、亞硫酸銨、亞硫酸氫銨，這些物質(zhì)易被氧化；故答案為：2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄； 2NH₄HSO₃+O₂=2NH₄HSO₄；2（NH₄）₂SO₃+O₂=2（NH₄）₂SO₄中的任意兩個；
④測定硫酸尾氣中S0₂含量，尾氣中含有三氧化硫，需要加入與二氧化硫反應的試劑，不與三氧化硫反應，且現(xiàn)象明顯；Na0H溶液、酚酞試液和氨水、酚酞試液；和二氧化硫、三氧化硫反應，所以不能準確測定二氧化硫的含量；KMnO₄溶液、稀H₂SO₄和二氧化硫反應，全部反應的現(xiàn)象是到溶液紫紅色恰好褪去；和碘水、淀粉溶液反應，二氧化硫全部反應的現(xiàn)象是藍色恰好變?yōu)闊o色；上述高錳酸鉀、碘單質(zhì)和二氧化硫反應，與三氧化硫不反應，所以利用反應，計算被試劑吸收的二氧化硫，得到二氧化硫的含量；故答案為：BC．
⑤根據(jù)二氧化硫氧化為三氧化硫的反應列式計算，設變化的二氧化硫物質(zhì)的量為X
             2SO₂ +O₂  2SO₃
起始量（mol）  4.0    10.0         0
變化量（mol）  X      0.5X         X
平衡量（mol） 4.0-X  10.0-0.5X     X
（ 4.0-X ）+（10.0-0.5X ）+X=13.0 
解得X=2mol
二氧化硫的轉(zhuǎn)化率==50%，k===1.1L?mol^-1
故答案為：50%；1.1L?mol^-1
點評：本題考查了化學平衡影響條件的應用，圖象分析繪制，平衡轉(zhuǎn)化率的分析與計算，平衡常數(shù)的計算，化學方程式的書寫與分析，混合物中物質(zhì)含量的測定，屬于綜合性較強的題目，需要仔細審題分析．