Question

【題目】可逆反應(yīng)2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）是硫酸工業(yè)的最重要反應(yīng)，因該反應(yīng)中使用催化劑而被命名為接觸法制硫酸。

（1）使用V2O5催化該反應(yīng)時(shí)，涉及到催化劑V2O5的熱化學(xué)反應(yīng)有：

①V2O5（s）＋SO2（g）V2O4（s）＋SO3（g） △H1＝＋59.6kJ·mol-1

②2V2O4（s）＋O2（g）2V2O5（s） △H2＝－315.4kJ·mol－1

則2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g） △H3＝__________kJ·mol-1

（2）向10 L密閉容器中加入V2O4（s）、SO2（g）各1 mol及一定量的O2，改變加入O2的量，在常溫下反應(yīng)一段時(shí)間后，測(cè)得容器中V2O4、V2O5、SO2和SO3的量隨反應(yīng)前加入O2的變化如圖甲所示，圖中沒(méi)有生成SO3的可能原因是_________________________

（3）在原10 L的恒容裝置中，加入V2O5（s）、SO2（g）各0．6 mol，O2（g）0．3 mol，分別在T1、T2、T3時(shí)進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得容器中SO2的轉(zhuǎn)化率如圖乙所示。

①T2時(shí)，2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）的平衡常數(shù)K＝__________。

②結(jié)合化學(xué)方程式及相關(guān)文字，解釋反應(yīng)為什么在T3條件下比T2條件下的速率慢：_____

（4）在溫度T2使用V2O5進(jìn)行反應(yīng)：2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），在保證O2（g）的濃度不變的條件下，增大容器的體積，平衡__________（填字母代號(hào)）。

A．向正反應(yīng)方向移動(dòng) B．向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

C．不移動(dòng) D．無(wú)法確定

Answer 1

【答案】-196.2 催化劑V2O4的還原性比SO2強(qiáng)，先和氧氣反應(yīng)了，SO2沒(méi)反應(yīng) 27000 因?yàn)榇呋瘎┖蜏囟染�能改變化學(xué)反應(yīng)速率，T3溫度比T2高，不利于提高產(chǎn)率，但T2溫度時(shí)加了催化劑，可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，所以T3的速率仍然小于T2 C

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律：①2+②：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H3＝59.62+(-315.4)=-196.2kJ·mol－1，故答案：-196.2；

(2)有圖像可知，向10 L密閉容器中加入V2O4（s）、SO2（g）各1 mol后，隨著加入O2的量，V2O4的物質(zhì)的量在減少，V2O5的量在增加，根據(jù)V的化合價(jià)的變化可知，V2O4先和氧氣發(fā)生反應(yīng)，說(shuō)明V2O4的還原性比SO2強(qiáng)，所以沒(méi)有SO3生成；故答案：催化劑V2O4的還原性比SO2強(qiáng)，先和氧氣反應(yīng)了，SO2沒(méi)反應(yīng)。

(3)由圖可知，①T2時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率為90，在原10 L的恒容裝置中，加入V2O5（s）、SO2（g）各，O2（g）0．3 mol，根據(jù)三段式：

， 2SO2（g） ＋ O2（g） 2SO3（g）

初始量(mol/L) 0.06 0.03 0

變化量(mol/L) 0.06 0.027 0.054

平衡量(mol/L) 0.006 0.003 0.054

所以平衡常數(shù)K＝=27000，故答案：27000；

②由2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H3＝-196.2kJ·mol－1可知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度有利于SO3的生成，乙圖可知，T3的轉(zhuǎn)化率比T2低，說(shuō)明溫度T3 >T2，可是T2又比T3的速率快，說(shuō)明在T2時(shí)加入了催化劑，故答案為：因?yàn)榇呋瘎┖蜏囟染�能改變化學(xué)反應(yīng)速率，T3溫度比T2高，不利于提高產(chǎn)率，但T2溫度時(shí)加了催化劑，可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，所以T3的速率仍然小于T2；

(4)在溫度T2使用V2O5進(jìn)行反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，在保證O2(g)濃度不變的情況下，增大容器的體積，則SO2、SO3的濃度均不變，即Qc仍然是等于K，仍然是平衡狀態(tài)，所以平衡不移動(dòng)，故C符合題意；