Question

工业制硫酸的过程中利用反应2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)+Q (Q＞0)，将SO₂转化为SO₃，尾气SO₂可用NaOH溶液进行吸收。请回答下列问题：
（1）写出该可逆反应的化学平衡常数表达式                                   ；
（2）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSO₂和1molO₂发生反应，下列说法中，正确的是    (填编号)。
a．若反应速率υ正(O₂)=2υ逆(SO₃)，则可以说明该可逆反应已达到平衡状态
b．保持温度和容器体积不变，充入2 mol N₂，化学反应速率加快
c．平衡后移动活塞压缩气体，平衡时SO₂、O₂的百分含量减小，SO₃的百分含量增大
d．平衡后升高温度，平衡常数K增大
将一定量的SO₂(g)和O₂(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应得到如下表中的两组数据：

实验编号	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		SO2	O2	SO2	O2
1	T1	4	2	x	0.8	6
2	T2	4	2	0.4	y	t

 
（3）实验1从开始到反应达到化学平衡时，υ(SO₂)表示的反应速率为              ；
T₁      T₂ (选填“＞”、“＜”或“=”)，理由是                              。尾气SO₂用NaOH溶液吸收后会生成Na₂SO₃。现有常温下0.1mol/LNa₂SO₃溶液，实验测定其pH约为8，完成下列问题：
（4）该溶液中c(Na⁺)与 c(OH^－)之比为          。
该溶液中c(OH^—)= c(H⁺)+         +         （用溶液中所含微粒的浓度表示）。
（5）如果用含等物质的量溶质的下列各溶液分别来吸收SO₂，则理论吸收量由多到少的顺序是         (用编号排序)
A．Na₂SO₃       B．Ba(NO₃)₂        C．Na₂S       D．酸性KMnO₄

Answer 1

（1）K＝[SO₃]²/([SO₂]²[O₂])
（2）c
（3）0.2mol/(L· min)（2分）＞； 反应放热，温度升高平衡向左移动，反应物转化率低
（4）2×10⁵ ；  （2分）c(HSO₃^－)+2c(H₂SO₃)
（5）B＞C ＝D＞A

试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，因此根据方程式可知其平衡常数表达式为K＝[SO₃]²/([SO₂]²[O₂])。
（2）a、反应速率υ正(O₂)=2υ逆(SO₃)不能满足反应速率之比是相应的化学计量数之比，因此不能说明该可逆反应已达到平衡状态，a不正确；b、保持温度和容器体积不变，充入2 mol N₂，物质的浓度不变，则化学反应速率不变，b不正确；c、平衡后移动活塞压缩气体，压强增大平衡向正反应方向移动，所以平衡时SO₂、O₂的百分含量减小，SO₃的百分含量增大，c正确；D、正方应是放热反应，则平衡后升高温度，平衡向逆反应方向移动，所以平衡常数K减小，d不正确，答案选c。
（3）根据表中数据可知平衡时氧气的物质的量减少2mol－0.8mol＝1.2mol，则根据反应式可知生成三氧化硫2.4mol，其浓度为2.4mol÷2＝1.2mol/L，所以用三氧化硫表示的反应速率为1.2mol/L÷6min＝0.2mol/(L· min)。X＝4mol－1.2mol×2＝1.6mol，而在t₂时二氧化硫的平衡量是0.4mol，这说明t₂时二氧化硫的转化率高。由于正方应是放热反应，所以降低温度才有利于SO₂的转化，所以T₁＞T₂。
（4）pH约为8，因此溶液中c(OH^－)＝10^－6mol/L，溶液中钠离子浓度为0.2mol/L，所以该溶液中c(Na⁺)与c(OH^－)之比为0.2mol/L ÷10^－6mol/L ＝2×10⁵ 。根据质子守恒可知该溶液中c(OH^—)＝c(H⁺)+ c(HSO₃^－)+2c(H₂SO₃)。
（5）A、Na₂CO₃吸收二氧化硫发生的反应为：Na₂CO₃+2SO₂+H₂O=2NaHSO₃+CO₂↑，1molNa₂CO₃最多吸收二氧化硫2mol；B、Ba（NO₃）₂ 吸收二氧化硫反应化学方程式为Ba（NO₃）₂+3SO₂+2H₂O＝BaSO₄↓+2H₂SO₄+2NO↑：1molBa（NO₃）₂最多吸收二氧化硫3mol；C、Na₂S 吸收二氧化硫发生的反应为：2Na₂S+5SO₂+2H₂O=4NaHSO₃+3S↓，1mol2Na₂S最多反应二氧化硫2.5mol；D、酸性KMnO₄溶液吸收二氧化硫的反应2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，1molKMnO₄最多反应二氧化硫2.5mol；计算分析吸收二氧化硫理论吸收量由多到少的顺序是B＞C=D＞A，故答案为：B＞C=D＞A。