Question

黄铁矿（主要成分为FeS2）是工业制取硫酸的重要原料，其步骤为：第一步，煅烧FeS2产物为SO2和Fe3O4；第二

黄铁矿（主要成分为FeS2）是工业制取硫酸的重要原料，其步骤为：第一步，煅烧FeS2产物为SO2和Fe3O4；第二步，SO2向SO3的转化；第三步，SO3转化为硫酸．（1）在恒温条件下，向一固定容积的密闭容器中通入一定量的SO2与O2，发生如下反应2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g），一段时间后，能说明该反应达到平衡状态的有______a．SO2和SO3浓度相等 b．SO2百分含量保持不变c．容器中气体的压强不变d．SO3的生成速率与SO2的生成速率相等 e．容器中混合气体的密度保持不变（2）SO2尾气用过量的氨水吸收，对SO2可进行回收及重新利用，反应的化学方程式为______；______（3）将黄铁矿的煅烧产物Fe3O4溶于H2SO4后，加入铁粉，可制备FeSO4．酸溶过程中需保持溶液足够酸性，其目的是______．（4）将0.050molSO2（g）和0.030molO2（g）放入容积为1L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）=0.040mol?L．计算该条件下反应的平衡常数K和SO2的平衡转化率（写出计算过程）．______．

Answer 1

（1）a、SO₂和SO₃浓度相等，无法判断正逆反应速率是否相等，故a错误；
b、反应前后化学计量数不同，SO₂百分含量保持不变，说明生成和消耗速率相等，达到了平衡状态，故b正确；
c、反应物和生成物都是气体，化学计量数不同，压强不变，说明达到了平衡状态，故c正确；
d、二氧化硫和三氧化硫分别是反应物和生成物，SO₃的生成速率与SO₂的生成速率相等，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故d正确；
e、由于容器容积固定，混合气体质量不变，密度始终不变，故密度无法判断是否达到平衡，故e错误；
故选bcd；
（2）二氧化硫和氨气反应生成亚硫酸铵，再用稀硫酸回收及重新利用，反应方程式是：SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃；（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
故答案是：SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃；（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O
（3）Fe₃O₄溶于H₂SO₄的目的是抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，加入铁防止Fe²⁺被氧化；
故答案是：抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，防止Fe²⁺被氧化；
（4）c（SO₃）=0.040mol?L^-1，n（SO₃）=0.04mol，消耗的二氧化硫的物质的量是0.04mol，消耗氧气0.02mol，混合气体中c（SO₂）=0.01mol/L，c（O₂）=0.01mol/L，平衡常数K=

(0.04)2

0.01?(0.01)2

=1.6×10³L/mol，二氧化硫的转化率为：

0.04mol

0.05mol

×100%=80%；
故答案是：1.6×10³L/mol；80%．