Question

运用化学反应原理研究二氧化硫的催化氧化反应有重要意义．（1）硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2（g

运用化学反应原理研究二氧化硫的催化氧化反应有重要意义．（1）硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g），混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图1示（曲线上任何一点都表示平衡状态）．根据图示回答下列问题：①2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）的△H______0（填“＞”或“＜”）；若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡______移动（填“向逆方向”、“向正方向”或“不”）．②若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1，K2，则K1______K2；反应进行到状态D时，v（正）______ v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．（2）如图2所示，当关闭K时，向A中充入2mol SO2、1mol O2，向B中充入4mol SO2、2mol O2，起始时，V（A）=V（B）=a L．在相同温度和有催化剂存在的条件下，两容器中发生下列反应：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）达到平衡（Ⅰ）时，V（B）=0.7a L．请回答：①B中X的转化率α（SO2）B为______；②A中SO2和B中O2的物质的量比较：n（SO2）A______n（O2）B（选填：“＞”、“＜”或“=”）；③打开K，过一段时间重新达到平衡（图2）时，B的体积为______（用含a的代数式表示，连通管中气体体积忽略不计．）

Answer 1

（1）①由图可知，温度越高，混合体系中SO₃的百分含量越小，说明升高温度平衡向逆反应进行，即向左移动，升高温度向吸热反应方向移动，即该反应正反应为放热反应；
恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，体积应增大，反应混合物各组分的浓度降低，等效为降低压强，压强降低平衡向体积增大方向移动，即向逆方向移动．
故答案为：＜；向逆方向；
②温度升高，平衡向吸热方向移动，即向逆反应移动，K值减小，K₁＞K₂；由于D状态未达平衡，混合体系中SO₃的百分含量小于平衡时的，反应向正反应进行，所以v_正＞v_逆，
故答案为：＞；＞；
（2）①设B中二氧化硫的转化率为x，
        根据反应方程式：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
反应前（mol）             4        2        0
转化（mol）               4x      2x       4x
平衡（mol）              4-4x    2-2x       4x
达到平衡时，V（B）=0.7a L，恒温恒压条件下，容器的体积之比等于混合气体的物质的量之比，即（4mol+2mol）：（4-4x+2-2x+4x）mol=a：0.7a，
解得：x=0.9，
故答案为：0.9；
②B在恒温恒压下，加入4mol SO₂、2mol O₂反应与加入2mol SO₂、1mol O₂反应等效，其中n（O₂）=0.5n（SO₂）；
假如有装置C，向装置C加入2mol SO₂、1mol O₂反应，压强与B等压且恒温恒压条件下，达到平衡时与B为等效平衡，则一定满足n（SO₂）_B=2n（SO₂）_C=2n（O₂）_B，
由于A容积恒定，反应体系的压强小于C的压强，相当于减小了压强，平衡向着逆向移动，A中二氧化硫转化率小于C的，反应后达到平衡时n（SO₂）_A＞n（SO₂）_C，由于n（SO₂）_C=n（O₂）_B，所以n（SO₂）_A＞n（SO₂）_C=n（O₂）_B，即n（SO₂）_A＞n（O₂）_B，
故答案为：＞；
③打开K，过一段时间重新达到平衡（图 2）时，与B反应为等效平衡，相当于加入了6mol二氧化硫和3mol氧气，同温同压下，根据物质的量与体积成正比，达到平衡时总体积为：0.7a×

9mol

6mol

=1.05a，所以B的体积为1.05a-a=0.05a，
故答案为：0.05a．