Question

在一定条件下，在一容积可变的密闭容器中，将SO₂和O₂混合发生反应：
2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)  ΔH＝－92.3KJ/mol，反应过程中，SO₂、O₂、SO₃的物质的量(mol)的变化如下表（0～4min时，容器气体压强为0.1MPa）：

时间min	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
n(SO2)	2.00	1.92	1.84	1.76	1.76	1.64	1.52	1.40	1.40	1.40
n(O2)	1.00	0.96	0.92	0.88	0.88	0.82	0.76	0.70	0.70	0.70
n(SO3)	0	0.08	0.16	0.24	0.24	0.36	0.48	0.60	0.60	0.60

 
回答下列问题：
（1）___________________________时段，反应处于平衡状态。
（2）第5min时，从同时提高速率和转化率两个方面分析，改变的外界条件是_____________；平衡向____________方向移动。（填“正”、“逆”或“不”）
（3）其他条件相同、催化剂不同时，SO₂的转化率随反应温度的变化如图a。，Fe₂O₃和NiO作催化剂均能使S0₂的转化率达到最高，不考虑价格因素，选择Fe₂O₃的 主要优点是_____________。

（4）科研小组在380⁰C Fe₂O₃作催化剂时，研究了不同投料比n(O₂):n(SO₂)对S0₂转化率的影响，结果如图b。请在答题卡坐标图中画出n(O₂):n(SO₂)=1:2时，SO₂转化率的预期变化曲线。

Answer 1

（1）3～4min(2分)    7～9min(2分)（2）增大压强(2分)；正(2分)   
（3）Cr₂O₃  (2分) Fe₂O₃作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO₂的转化率。（2分）
（4）（3分）（标注1分，转折点1分，平台1分）

试题分析：（1）由表格中的数据分析知，3～4min和7～9min时SO₂、O₂、SO₃的物质的量保持不变，为化学平衡状态；（2）从表中数据分析，第5min时，SO₂和O₂的物质的量减小，SO₃的物质的量增大，说明平衡向正向移动，该反应为放热反应，改变的条件可能为增大压强或降低温度，而降温反应速率变慢，从同时提高速率和转化率两个方面分析，改变的外界条件只能是增大压强；（3）由图像可知，当其他条件相同时，260⁰C以Cr₂O₃作催化剂，SO₂的转化率最大，反应速率最快；对比分别以Fe₂O₃和NiO作催化剂的图像知，以Fe₂O₃作催化剂时，能在较低的温度下使SO₂达到较高的转化率，因此选择Fe₂O₃；（4）分析图像b知，当SO₂的物质的量相同时，O2的物质的量越大，达平衡的时间越短，反应速率越快，SO₂的平衡转化率越大，以此可画出n(O₂):n(SO₂)=1:2时SO₂转化率的预期变化曲线。