Question

黄铁矿（主要成分为FeS₂）是工业制取硫酸的重要原料，其步骤为：第一步，煅烧FeS₂产物为SO₂和Fe₃O₄；第二步，SO₂向SO₃的转化；第三步，SO₃转化为硫酸．
（1）在恒温条件下，向一固定容积的密闭容器中通入一定量的SO₂与O₂，发生如下反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），一段时间后，能说明该反应达到平衡状态的有

bcd

a．SO₂和SO₃浓度相等   b．SO₂百分含量保持不变c．容器中气体的压强不变
d．SO₃的生成速率与SO₂的生成速率相等   e．容器中混合气体的密度保持不变
（2）SO₂尾气用过量的氨水吸收，对SO₂可进行回收及重新利用，反应的化学方程式为

SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃

；

（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；

（3）将黄铁矿的煅烧产物Fe₃O₄溶于H₂SO₄后，加入铁粉，可制备FeSO₄．酸溶过程中需保持溶液足够酸性，其目的是

抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，防止Fe²⁺被氧化；

．
（4）将0.050molSO₂（g）和0.030molO₂（g）放入容积为1L的密闭容器中，反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）在一定条件下达到平衡，测得c（SO₃）=0.040mol?L．计算该条件下反应的平衡常数K和SO₂的平衡转化率（写出计算过程）．

1.6×10³L/mol；80%

．

Answer 1

分析：（1）a、浓度相等，无法知道正逆反应速率是否相等；
b、二氧化硫含量不变，生成速率等于消耗速率，达到平衡状态；
c、反应前后的化学计量数不相等，压强不变，气体的物质的量不变，达到平衡状态；
d、二者化学计量数相等，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态；
e、容器容积不变，气体质量不变，密度始终不变；
（2）反应方程式为：SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃ （NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（3）溶于H₂SO₄抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，加入铁防止Fe²⁺被氧化；
（4）根据c（SO₃）=0.040mol?L，算出达到平衡时二氧化硫和氧气的浓度，求出化学平衡常数，和二氧化硫的转化率．

解答：解：（1）a、SO₂和SO₃浓度相等，无法判断正逆反应速率是否相等，故a错误；
b、反应前后化学计量数不同，SO₂百分含量保持不变，说明生成和消耗速率相等，达到了平衡状态，故b正确；
c、反应物和生成物都是气体，化学计量数不同，压强不变，说明达到了平衡状态，故c正确；
d、二氧化硫和三氧化硫分别是反应物和生成物，SO₃的生成速率与SO₂的生成速率相等，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故d正确；
e、由于容器容积固定，混合气体质量不变，密度始终不变，故密度无法判断是否达到平衡，故e错误；
故选bcd；
（2）二氧化硫和氨气反应生成亚硫酸铵，再用稀硫酸回收及重新利用，反应方程式是：SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃；（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
故答案是：SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃；（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O
（3）Fe₃O₄溶于H₂SO₄的目的是抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，加入铁防止Fe²⁺被氧化；
故答案是：抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，防止Fe²⁺被氧化；
（4）c（SO₃）=0.040mol?L^-1，n（SO₃）=0.04mol，消耗的二氧化硫的物质的量是0.04mol，消耗氧气0.02mol，混合气体中c（SO₂）=0.01mol/L，c（O₂）=0.01mol/L，平衡常数K=

(0.04)2

0.01?(0.01)2

=1.6×10³L/mol，二氧化硫的转化率为：

0.04mol

0.05mol

×100%=80%；
故答案是：1.6×10³L/mol；80%．

点评：本题考查化学平衡状态的判断，侧重考查了阅读、分析信息的能力，难度中等．