Question

16．制取三氧化硫反应的化学方程式为：2SO₂（g）十O₂（g）$?_{催化剂}^{加热}$2SO₃（g）
（1）此反应是工业上生产的重要步骤．
（2）能够说明在恒温恒容条件下，上述反应已经达到化学平衡状态的是d（填序号）．
a．每生成1mol SO₃的同时生成0.5mol O₂
b．容器中混合气体的密度不变
c．SO₂、O₂、SO₃的物质的量之比为2：1：2
d．容器中气体总压强不变
（3）在400℃时，常压下，容积为1.0L的密闭容器中充入1.00mol SO₂（g）和0.96mol O₂（g），充分反应后，测得还有0.04mol SO₂剩余，并放出190.08KJ的热量．
①根据有关数据，请分析在工业生产中选择常压反应器的原因：在常压下，此反应的转化率已经达到96%，没有必要再增大压强了
②写出此反应的热化学方程式：2SO₂（g）十O₂（g）?2SO₃（g）△H=-396KJ/mol．

Answer 1

分析 （1）工业生产硫酸的原理：铁矿石→二氧化硫→三氧化硫→硫酸，二氧化硫的催化氧化是制备硫酸的重要步骤；
（2）根据化学平衡状态的特征解答，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，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）计算常压下的二氧化硫转化率分析判断；
②计算对应反应的焓变，依据热化学方程式书写方法写出．

解答 解：（1）二氧化硫的催化氧化是制备硫酸的重要步骤；
故答案为：硫酸（或者H₂SO₄）；
（2）a、每生成1mol SO₂的同时生成0.5mol O₂，只说明逆反应速率，反应不一定达到平衡状态，故a错误；
b、容器是恒容的，无论反应是否达到平衡状态，混合物的质量始终不变，容器的体积不变，导致密度始终不变，所以不是达到平衡状态的标志，故b错误；
c、当体系达平衡状态时，SO₂、O₂、SO₃的物质的量之比可能为2：1：2，也可能不是，与各物质的初始浓度及转化率有关，故c正确；
d、该反应是一个反应前后气体体积改变的化学反应，当反应达到平衡状态时，各物质的量不变，导致容器中压强不随时间的变化而改变，故d正确；
故选：d；
（3）①在400℃时，常压下，容积为1.0L的密闭容器中充入1.00mol SO₂（g）和0.96mol O₂（g），充分反应后，测得还有0.04mol SO₂剩余，并放出190.08KJ的热量，反应过程中二氧化硫的转化率=$\frac{1.00mol-0.04mol}{1.00mol}$×100%=96%，在常压下，此反应的转化率已经达到96%，没有必要再增大压强了；
故答案为：在常压下，此反应的转化率已经达到96%，没有必要再增大压强了；
②依据题意可知反应0.96mol放热190.08KJ，2mol二氧化硫反应放热396KJ，热化学方程式2SO₂（g）十O₂（g）?2SO₃（g）△H=-396KJ/mol；
故答案为：-396KJ/mol．

点评 本题考查了化学平衡影响因素分析，平衡常数计算应用，平衡状态的判断知识，掌握基础是关键，题目难度中等．