Question

硫酸工业用SO₂制取SO₃的反应为：2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

加热

 2SO₃（g）△H=-47kJ/mol．
不同温度下，反应的平衡常数如表：

温    度	200℃	300℃	400℃
平衡常数	K1	K2	K3

（1）该反应的平衡常数表达式为=

 

（2）下列描述中能说明上述反应已达到平衡的是

 

（填序号）
a．v_正（O₂）=2v_逆（SO₃）
b．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
c．容器中气体的密度不随时间而变化
d．容器中气体的分子总数不随时间而变化
（3）在上述平衡体系中加入¹⁸O₂，当平衡发生移动后，SO₂中¹⁸O的百分含量

 

（填增加、减少、不变）其原因是

 

．
（4）一定温度下，把2molSO₂和1molO₂通入一恒容密闭容器中，平衡时SO₃的体积分数为x．保持温度不变，若初始加入的SO₂、O₂和SO₃的物质的量分别为a、b、c，当a、b、c的取值满足①

 

（填a与c的关系）、②

 

（填b、c的关系）时，才能保证达到平衡时SO₃的体积分数仍为x．
（5）工业上用Na₂SO₃吸收尾气中的SO₂，再用如图装置电解（惰性电极）NaHSO₃制取H₂SO₄，阳极电极反应式为

 

，阳极区逸出气体的成分为

 

（填化学式）．

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,化学平衡的影响因素,等效平衡,电解原理

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；
（2）当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，据此解答，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（3）根据可逆反应的特点进行判断；
（4）根据等效平衡进行计算；
（5）阳极上阴离子失去电子发生氧化反应，且酸与亚硫酸氢根离子反应．

解答： 解：（1）2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

△

2SO₃（g），K=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

，故答案为：K=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

；
（2）a．v_正（O₂）=2v_逆（SO₃），反应速率之比与化学计量数之比不等，故a错误；
b．平均分子量=

总质量

总物质的量

，总质量一定，总物质的量会变，故容器中气体的平均分子量不随时间而变化能说明到达平衡状态，故b正确；
c．随反应进行气体的质量不变，容器的体积也不变，故容器中气体的密度不随时间而变化不能说明到达平衡状态，故c错误；
d．随反应进行气体的分子数减少，故容器中气体的分子总数不随时间而变化能说明到达平衡状态，故d正确；
故答案为：bd；
（3）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的平衡体系中加入¹⁸O₂，由于反应是可逆反应，所以达到新的平衡后¹⁸O₂出现在SO₂、O₂与SO₃中，故SO₂中¹⁸O的百分含量增加，
故答案为：增加；该反应是可逆反应，所以达到新的平衡后¹⁸O₂出现在SO₂、O₂与SO₃中；
（4）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃
Ⅰ2mol     1mol          0
Ⅱa       b            c  
当SO₂和SO₃的物质的量之和为2 mol时，才能保证反应初始SO₂的物质的量为2mol，即a+c=2mol，此时要求O₂为1mol，那么就有b+0.5c=1mol．
满足此两条件方可使平衡与原平衡为等效平衡，
故答案为：a+c=2；2b+c=2；
（5）阳极电极是氢氧根离子放电，阳极反应为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂、HSO₃^--2e^-+H₂O=3H⁺+SO₄^2-，且部分亚硫酸氢根离子会和氢离子反应生成二氧化硫气体，
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂、HSO₃^--2e^-+H₂O=3H⁺+SO₄^2-；O₂、SO₂．

点评：本题考查影响化学平衡移动的因素、平衡状态的判断、平衡常数表达式、等效平衡、电极反应式的书写等知识点，难度较大．要注意等效平衡的条件．