Question

利用催化氧化反應將SO₂轉化為SO₃是工業(yè)上生產硫酸的關鍵步驟．

（1）T₁℃時，在1L密閉容器中充入0.6molSO₃，圖1表示SO₃物質的量隨時間的變化曲線．
①平衡時，SO₃的轉化率為

 

（保留小數(shù)點后一位）；T₁℃時，反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 的平衡常數(shù)為

 

；其他條件不變，在8min時壓縮容器體積至0.5L，則n（SO₃）的變化曲線為

 

（填字母）．
②如表為不同溫度（T）下，反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） （△H＜0）的化學平衡常數(shù)（K）

T/℃	T2	T3
K	20.5	4.68

由此推知，溫度最低的是

 

（填“T₁”、“T₂”或“T₃”）．
③在溫度為T₁℃時，向該1L的密閉容器中同時加入0.2molSO₂、xmolO₂、0.2molSO₃三種氣體，在達到平衡前若要使SO₃的濃度減小，則x的取值范圍是

 

．
（2）科學家研究出用電化學原理生產硫酸的新工藝，裝置如圖2所示，總反應的化學方程式為

 

，其陽極的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學電源新型電池,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：依據(jù)化學平衡三段式列式計算，在容積為1L密閉容器中充入0.6molSO₃，由圖1平衡時SO₃物質的量為0.2mol．
              2SO₂+O₂?2SO₃，
起始量（mol）  0    0     0.6
變化量（mol） 0.4   0.2    0.4
平衡量（mol） 0.4   0.2    0.2
（1）①轉化率=

消耗量

起始量

×100%；根據(jù)K=

c(SO 3) 2

c(SO 2) 2c(O 2)

計算；其他條件不變，在8min時壓縮容器體積至0.5L，平衡向正反應方向移動，n（SO₃）變大；
②根據(jù)反應為放熱反應，溫度越低，平衡越向正反應方向移動，平衡常數(shù)越大來分析；
③在溫度為T₁℃時，向該1L的密閉容器中同時加入0.2molSO₂、xmolO₂、0.2molSO₃三種氣體，在達到平衡前若要使SO₃的濃度減小，則平衡向逆反應方向移動，即Qc＞K據(jù)此計算；
（2）電解原理：使電流通過電解質溶液，而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程，陽極是還原劑發(fā)生氧化反應，陰極是氧化劑發(fā)生還原反應，分析出氧化劑、還原劑，結合電解質溶液，正確書寫出電極反應．

解答： 解：在容積為1L密閉容器中充入0.6molSO₃，由圖1平衡時SO₃物質的量為0.2mol．
              2SO₂+O₂?2SO₃，
起始量（mol）  0    0     0.6
變化量（mol） 0.4   0.2    0.4
平衡量（mol） 0.4   0.2    0.2
（1）①SO₃的轉化率為=

0.4

0.6

×100%≈66.7%；K=

c(SO 3) 2

c(SO 2) 2c(O 2)

=

0.2 2

0.4 2×0.2

=1.25；其他條件不變，在8min時壓縮容器體積至0.5L，平衡向正反應方向移動，n（SO₃）變大，即為圖象c，故答案為：66.7%；1.25； c；
②因為反應為放熱反應，溫度越低，平衡越向正反應方向移動，平衡常數(shù)越大，所以溫度最低的為K最大的，即T₂，故答案為：T₂；
③在溫度為T₁℃時，向該1L的密閉容器中同時加入0.2molSO₂、xmolO₂、0.2molSO₃三種氣體，在達到平衡前若要使SO₃的濃度減小，則平衡向逆反應方向移動，即Qc＞K，所以

0.2 2

0．22×x

＞1.25，則x＜0.8，故答案為：0＜x＜0.8；
（2）電解池中陽極是還原劑發(fā)生氧化反應，陰極是氧化劑發(fā)生還原反應．根據(jù)題意可知：通入二氧化硫的電極為陽極，通入氧氣的電極為陰極，陽極反應：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，陰極反應：O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O，陰、陽電極反應合并得總反應為：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，
故答案為：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄；SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺．

點評：本題考查了化學平衡的有關知識、電化學的有關知識，如利用濃度商判斷化學反應進行的方向，外界條件對化學平衡的影響以及有關化學計算，試題較靈活，綜合性強，難度較大．