Question

【题目】硫酸是重要的化工材料，二氧化硫生成三氧化硫是工业制硫酸的重要反应之一。

（1）将0.050 mol SO2和0.030 mol O2放入容积为1 L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）=0.040 mol／L。

①从平衡角度分析采用过量O2的目的是________________________；

②计算该条件下反应的平衡常数K=________________________。

③已知：K（300℃）>K（350℃），该反应是________热反应。若反应温度升高，SO2的转化率________ （填“增大”、“减小”或“不变”）。

（2）某温度下，SO2的平衡转化率（）与体系总压强（P）的关系如图1所示。平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）_____K（B）（填“>”、“<”或“=”，下同）。

（3）如图2所示，保持温度不变，将2 mol SO2和1 mol O2加入甲容器中，将4 mol SO3加入乙容器中，隔板K不能移动。此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍。

①若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新平衡时，SO3的体积分数甲______乙。

②若保持乙中压强不变，向甲、乙容器中通入等质量的氦气，达到新平衡时，SO3的体积分数甲_______乙。

Answer 1

【答案】 提高二氧化硫的转化率 1600 放热 减小 = < >

【解析】（1）①加入过量的氧气的目的是使平衡正向移动，提高二氧化硫的转化率。

② 2SO2（g）+ O2（g） 2SO3（g）

起始： 0.05 0.03 0

反应： 0.04 0.02 0.04

平衡： 0.01 0.01 0.04

所以K＝0.042/(0.042×0.01)＝1600。

③K（300℃）>K（350℃），即温度升高K值减小，所以该反应是放热反应。放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二氧化硫的转化率减小。

（2）平衡常数只与温度有关，所以平衡常数K（A）＝ K（B）。

（3）①根据等效平衡原理，乙中加入4molSO3就相当于加入4molSO2和2molO2，移动活塞P，使乙的容积和甲相等，可以认为是甲、乙恒容且体积相等，即初始浓度乙是甲的2倍。恒容下，所有反应物同时同等比例增大浓度，体积分数的变化相当于未增加反应物，直接减小体积增大压强。即从甲变为乙相当于增大压强。因为增大压强，平衡正向移动，所以SO3的体积分数增大，即移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新平衡时，SO3的体积分数甲＜乙。

②第一次达平衡时，甲、乙中SO3的体积分数一定相等（乙的投料量是甲2倍，但是体积也是甲2倍），甲恒容，通入稀有气体，平衡不移动。乙恒压，通入稀有气体，P向右移动，相当于增大体积减小压强，平衡逆向移动，SO3的体积分数减小。因此，保持乙中压强不变，向甲、乙容器中通入等质量的氦气，达到新平衡时，SO3的体积分数甲＞乙。