Question

工业上生产硫酸时，利用催化氧化将SO2转化为SO3是一个关键步骤．（1）某温度下，SO3（g）?SO2（g）+12O2

工业上生产硫酸时，利用催化氧化将SO2转化为SO3是一个关键步骤．（1）某温度下，SO3（g）?SO2（g）+12O2（g）；△H=+98kJ?mol-1．开始时在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，该温度下平衡常数K=______．（2）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2，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气体平衡浓度都比原来增大的是______．A．保持温度和容器体积不变，充入2mol SO3B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N2C．保持温度和容器体积不变，充入0.5mol SO2和0.25mol O2D．保持温度和容器内压强不变，充入1mol SO3E．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______．（4）若通入H2O的速率为13.4mL?min-1，为稳定持续生产，硫酸溶液的浓度应维持不变，则左侧SO2的流入速率（标准状况）应为______L?min-1．

Answer 1

（1）由SO₃（g）SO₂（g）+

1

2

O₂（g）；△H=+98kJ?mol^-1可知：SO₂（g）+

1

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⁺；    
（4）电池的总反应式为：2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄，1min内n（H₂O）=

13.4g

18g/mol

=0.744mol，
设1min内通入xmolSO₂，
则有：

98x

98x+(0.744?x)×18

＝0.5
x=0.116（mol），
V（SO₂）=0.116mol×22.4L/mol=2.59L，
故答案为：2.59L?min^-1．