Question

工業制硫酸的過程中利用反應2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)+Q (Q＞0)，將SO₂轉化為SO₃，尾氣SO₂可用NaOH溶液進行吸收。請回答下列問題：
（1）寫出該可逆反應的化學平衡常數表達式                                   ；
（2）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2molSO₂和1molO₂發生反應，下列說法中，正確的是    (填編號)。
a．若反應速率υ正(O₂)=2υ逆(SO₃)，則可以說明該可逆反應已達到平衡狀態
b．保持溫度和容器體積不變，充入2 mol N₂，化學反應速率加快
c．平衡后移動活塞壓縮氣體，平衡時SO₂、O₂的百分含量減小，SO₃的百分含量增大
d．平衡后升高溫度，平衡常數K增大
將一定量的SO₂(g)和O₂(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，在不同溫度下進行反應得到如下表中的兩組數據：

實驗編號	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		SO2	O2	SO2	O2
1	T1	4	2	x	0.8	6
2	T2	4	2	0.4	y	t

 
（3）實驗1從開始到反應達到化學平衡時，υ(SO₂)表示的反應速率為              ；
T₁      T₂ (選填“＞”、“＜”或“=”)，理由是                              。尾氣SO₂用NaOH溶液吸收后會生成Na₂SO₃。現有常溫下0.1mol/LNa₂SO₃溶液，實驗測定其pH約為8，完成下列問題：
（4）該溶液中c(Na⁺)與 c(OH^－)之比為          。
該溶液中c(OH^—)= c(H⁺)+         +         （用溶液中所含微粒的濃度表示）。
（5）如果用含等物質的量溶質的下列各溶液分別來吸收SO₂，則理論吸收量由多到少的順序是         (用編號排序)
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）＞； 反應放熱，溫度升高平衡向左移動，反應物轉化率低
（4）2×10⁵ ；  （2分）c(HSO₃^－)+2c(H₂SO₃)
（5）B＞C ＝D＞A

試題分析：（1）化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，因此根據方程式可知其平衡常數表達式為K＝[SO₃]²/([SO₂]²[O₂])。
（2）a、反應速率υ正(O₂)=2υ逆(SO₃)不能滿足反應速率之比是相應的化學計量數之比，因此不能說明該可逆反應已達到平衡狀態，a不正確；b、保持溫度和容器體積不變，充入2 mol N₂，物質的濃度不變，則化學反應速率不變，b不正確；c、平衡后移動活塞壓縮氣體，壓強增大平衡向正反應方向移動，所以平衡時SO₂、O₂的百分含量減小，SO₃的百分含量增大，c正確；D、正方應是放熱反應，則平衡后升高溫度，平衡向逆反應方向移動，所以平衡常數K減小，d不正確，答案選c。
（3）根據表中數據可知平衡時氧氣的物質的量減少2mol－0.8mol＝1.2mol，則根據反應式可知生成三氧化硫2.4mol，其濃度為2.4mol÷2＝1.2mol/L，所以用三氧化硫表示的反應速率為1.2mol/L÷6min＝0.2mol/(L· min)。X＝4mol－1.2mol×2＝1.6mol，而在t₂時二氧化硫的平衡量是0.4mol，這說明t₂時二氧化硫的轉化率高。由于正方應是放熱反應，所以降低溫度才有利于SO₂的轉化，所以T₁＞T₂。
（4）pH約為8，因此溶液中c(OH^－)＝10^－6mol/L，溶液中鈉離子濃度為0.2mol/L，所以該溶液中c(Na⁺)與c(OH^－)之比為0.2mol/L ÷10^－6mol/L ＝2×10⁵ 。根據質子守恒可知該溶液中c(OH^—)＝c(H⁺)+ c(HSO₃^－)+2c(H₂SO₃)。
（5）A、Na₂CO₃吸收二氧化硫發生的反應為：Na₂CO₃+2SO₂+H₂O=2NaHSO₃+CO₂↑，1molNa₂CO₃最多吸收二氧化硫2mol；B、Ba（NO₃）₂ 吸收二氧化硫反應化學方程式為Ba（NO₃）₂+3SO₂+2H₂O＝BaSO₄↓+2H₂SO₄+2NO↑：1molBa（NO₃）₂最多吸收二氧化硫3mol；C、Na₂S 吸收二氧化硫發生的反應為：2Na₂S+5SO₂+2H₂O=4NaHSO₃+3S↓，1mol2Na₂S最多反應二氧化硫2.5mol；D、酸性KMnO₄溶液吸收二氧化硫的反應2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，1molKMnO₄最多反應二氧化硫2.5mol；計算分析吸收二氧化硫理論吸收量由多到少的順序是B＞C=D＞A，故答案為：B＞C=D＞A。