Question

工業(yè)制硫酸時，利用催化氧化反應將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是一個關鍵的步驟．
（1）某溫度下，SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SΟ₃（g）△H=-98kJ?mol^-1．開始時在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0mol O₂（g），當反應達到平衡時共放出熱量196kJ，該溫度下平衡常數(shù)K=

 

（可用分數(shù)表示）．
（2）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2molSO₂和1molO₂，發(fā)生下列反應：2SO₂（g）+O₂（g）??2SO₃（g），達到平衡后改變下述條件，SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大的是

 

（填字母）．
A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂
D．保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1mol SO₃
E．升高溫度
F．移動活塞壓縮氣體
（3）某人設想以如圖所示裝置用電化學原理生產(chǎn)硫酸，寫出通入SO₂的電極的電極反應式：

 

．

（4）常溫時，BaSO₄的K_sp=1.08×10^-10．現(xiàn)將等體積的BaCl₂溶液與2.0×10^-3 mol?L^-1的Na₂SO₄溶液混合．若要生成BaSO₄沉淀，BaCl₂溶液的最小濃度為

 

．
（5）如圖關于2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反應的圖象中，可能正確的是

 

（填序號）．


（6）①某溫度下，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與體系總壓強（p）的關系如右圖所示．平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)：K（A）

 

K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．

②將一定量的SO₂（g）和O₂（g）放入某固定體積的密閉容器中，在一定條件下，c（SO₃）的變化如下圖所示．若在第5分鐘將容器的體積縮小一半后，在第8分鐘達到新的平衡（此時SO₃的濃度為0.25mol?L^-1）．請在圖中畫出此變化過程中SO₃（G）濃度的變化曲線．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡的影響因素,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),電解原理

專題：化學平衡專題,電離平衡與溶液的pH專題,電化學專題

分析：（1）利用三段式法計算平衡濃度，根據(jù)平衡常數(shù)表達式計算；
（2）根據(jù)平衡移動的方向判斷；
（3）原電池負極發(fā)生氧化反應，SO₂被氧化生成SO₄^2-；
（4）計算混合后硫酸根的濃度，根據(jù)K_sp（BaSO₄）=c（Ba²⁺）?c（SO₄^2-）計算硫酸根沉淀時溶液中c（Ba²⁺），原氯化鋇溶液為此時鋇離子濃度的2倍，注意溶液混合后各種物質(zhì)的濃度降為原來的一半；
（5）升高溫度，加快反應速率到達平均的時間縮短，逆反應速率增大更多，平衡向逆反應方向移動，三氧化硫的含量降低；增大壓強，加快反應速率到達平均的時間縮短，正反應速率增大更多，平衡向正反應方向移動，三氧化硫的含量增大，據(jù)此結(jié)合圖象判斷；
（6）①平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強變化；
②在第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，壓強增大平衡正向進行，若在第8分鐘末達到新的平衡（此時SO₃的濃度約為0.25mol/L），依據(jù)三氧化硫濃度變化，和平衡濃度畫出變化圖象．

解答： 解：（1）SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1，
在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0molO₂（g），當反應達到平衡時共放出熱量196kJ，則消耗SO₂2mol，
       SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g）
起始   4.0mol    10.0mol  0
轉(zhuǎn)化：2.0mol    1.0mol   2mol         
平衡：2.0mol    9.0mol  2.0mol                
則平衡時：c（SO₂）=0.02mol/L，c（O₂）=0.09mol/L，c（SO₃）=0.02mol/L，
所以k=

c(SO2) c(O2)

c(SO3)

=

0.02× 0.09

0.02

=0.3，
故答案為：0.3；
（2）A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃，平衡向逆反應分析移動，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，故A正確；
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂，對平衡移動沒有影響，各物質(zhì)的濃度不變，故B錯誤；
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂，平衡向正反應方向移動，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，故C正確；
D．保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1mol SO₃，處于等效平衡狀態(tài)，濃度不變，故D錯誤；
E．升高溫度，平衡向逆反應分析移動，SO₃的濃度減小，故E錯誤；
F．移動活塞壓縮氣體，體積減小，各物質(zhì)的濃度都增大，故F正確．
故答案為：A、C、F；
（3）原電池負極發(fā)生氧化反應，SO₂被氧化生成SO₄^2-，負極電極反應式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；    
（4）等體積混合后，c（SO₄^2-）=

1

2

×0.002mol/L=0.001mol/L，故BaSO₄沉淀所需Ba²⁺離子的最小濃度為c（Ba²⁺）=

1.08×10-10

0.001

mol/L=1.08×10^-7mol/L，故原BaCl₂溶液的濃度為2×1.08×10^-7mol/L=3.16×10^-7mol/L；
故答案為：3.16×10^-7mol/L；
（5）A．升高溫度，逆反應速率增大更多，平衡向逆反應方向移動，圖象與實際符合，故A正確；
B．升高溫度，平衡向逆反應方向移動，三氧化硫的含量降低，圖象與實際符合，故B正確；
C．升高溫度，加快反應速率到達平均的時間縮短，逆反應速率增大更多，平衡向逆反應方向移動，三氧化硫的含量降低，圖象與實際不符，故C錯誤；
D．增大壓強，加快反應速率到達平均的時間縮短，正反應速率增大更多，平衡向正反應方向移動，三氧化硫的含量增大，圖象與實際符合，故D正確；
故答案為：C；
（6）①平衡常數(shù)只與溫度有關，與壓強無關，在溫度不變的條件下，無論壓強怎樣變化，平衡常數(shù)都不變；
故答案為：=；
②在第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，壓強增大平衡正向進行，若在第8分鐘末達到新的平衡（此時SO₃的濃度約為0.25mol/L），依據(jù)三氧化硫濃度變化和平衡濃度畫出變化圖象為，故答案為：．

點評：本題考查了化學反應速率的定量表示方法、化學平衡常數(shù)、化學平衡的影響因素等知識點，同一化學反應中化學平衡常數(shù)只與溫度有關，與反應物、生成物的濃度無關，關鍵是圖象分析平衡濃度，和反應熱的含義理解，題目難度中等．