Question

工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO₂转化为SO₃是一个关键步骤．
（1）某温度下，SO₂（g）+

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2

O₂（g）?SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1．开始时在100L的密闭容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0mol O₂（g），当反应达到平衡时共放出热量196kJ，该温度下平衡常数K=

 

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（2）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO₂和1mol O₂，发生下列反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）达到平衡后改变下述条件，SO₂、O₂、SO₃气体平衡浓度比原来增大的是

 

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A．保持温度和容器体积不变，充入2mol SO₃
B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N₂
C．保持温度和容器体积不变，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂
D．保持温度和容器内压强不变，充入1mol SO₃
E．升高温度
F．移动活塞压缩气体
（3）某人设想以如图所示装置用电化学原理生产硫酸，写出通入SO₂的电极的电极反应式

 

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Answer 1

考点：化学平衡的计算,原电池和电解池的工作原理,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）利用三段式法计算平衡浓度，根据平衡常数表达式计算；
（2）根据平衡移动的方向判断；
（3）原电池负极发生氧化反应，SO₂被氧化生成SO₄^2-；

解答： 解：（1）由SO₃（g）SO₂（g）+

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2

O₂（g）；△H=+98kJ?mol^-1可知：SO₂（g）+

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2

O₂（g）SO₃（g）；△H=-98kJ?mol^-1，
在100L的密闭容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0molO₂（g），当反应达到平衡时共放出热量196kJ，则消耗SO₂2mol，
      SO₃（g） SO₂（g）+

1

2

O₂（g）
起始  0                 4.0mol    10.0mol  
转化：2mol              2.0mol    1.0mol           
平衡：2.0mol            2.0mol    9.0mol           
则平衡时：c（SO₂）=0.02mol/L，c（O₂）=0.09mol/L，c（SO₃）=0.02mol/L，
所以k=

c(SO2)× c(O2)

c(SO3)

=

0.02× 0.09

0.02

=0.3，
故答案为：0.3；
（2）A．保持温度和容器体积不变，充入2mol SO₃，平衡向逆反应分析移动，则SO₂、O₂、SO₃气体平衡浓度都比原来增大，故A正确；
B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N₂，对平衡移动没有影响，各物质的浓度不变，故B错误；
C．保持温度和容器体积不变，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂，平衡向正反应方向移动，则SO₂、O₂、SO₃气体平衡浓度都比原来增大，故C正确；
D．保持温度和容器内压强不变，充入1mol SO₃，处于等效平衡状态，浓度不变，故D错误；
E．升高温度，平衡向逆反应分析移动，SO₃的浓度减小，故E错误；
F．移动活塞压缩气体，体积减小，各物质的浓度都增大，故F正确．
故答案为：A、C、F；
（3）原电池负极发生氧化反应，SO₂被氧化生成SO₄^2-，负极电极反应式为SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；

点评：本题考查较为综合，涉及化学平衡和电化学知识，题目难度中等，注意基础知识的灵活运用；