问题 问答题

(1)下表为某温度和压强下,密闭容器中SO2氧化为SO3反应在不同时间各物质的浓度(mol/L)

时间(min)010203040506070
SO210753.52111
O253.52.51.7510.50.50.5
SO30356.58999
试画出V(SO3)-t图.

(2)工业上生产硫酸时,利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤.压强及温度对SO2转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数为:SO2:7%,O2:11%,N2:82%):

压强/MPa

温度/℃

0.10.5110
40099.2%99.6%99.7%99.9%
50093.5%96.9%97.8%99.3%
60073.7%85.8%89.5%96.4%
①如何利用表中数据推断SO2的氧化反应的热效应?______.

②在400一500℃时,SO2的催化氧化采用常压而不是高压,主要原因是:______.

③工业制硫酸所产生的尾气含有SO2、微量的SO3和酸雾.为了保护环境将尾气通入氨水中,能发生多个反应,写出其中可能发生的两个氧化还原反应的化学方程式:______.

④能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是______.(填字母)

A.NaOH溶液、酚酞试液   

B.KMnO4溶液、稀H2SO4

C.碘水、淀粉溶液    

D.氨水、酚酞试液

⑤某温度下,SO2氧化为SO3在10L的密闭容器中进行,开始向容器加入4.0mol SO2和10.0mo1O2,当反应达到平衡时,混合气体为13.0mol,则SO2的转化率为______,该温度反应的平衡常数______.

答案

(1)根据表中数据分析,起点三氧化硫生成的量为0,反应到50min后,三氧化硫浓度不再变化,说明已达到平衡,依据各点数据在坐标系中描点连线,画出变化曲线如图:

故答案为:

(2)①依据数据分析,压强一定时,温度升高,二氧化硫的转化率减小,说明升温平衡向逆反应方向移动,所以二氧化硫的氧化反应为放热反应,

故答案为:压强一定时,温度升高,二氧化硫的转化率减小,说明升温平衡向逆反应方向移动,所以二氧化硫的氧化反应为放热反应;

②压强及温度对S02转化率的影响依据表中数据,400℃~500℃时,1标准大气压时二氧化硫转化率为97.8%、99.7%;10大气压时二氧化硫转化率为99.3%、99.7%;对比数据可知,增大到10个大气压,二氧化硫转化率变化不大,但增大压强会对设备要求更高,成本高,所以工业上直接采用常压;

故答案为:从化学平衡移动条件分析应该采用低温高压.而根据表格中提供的数据发现,压强的增加引起SO2转化率的变化并不明显,反而增加成本,所以工业上直接采用常压;

③尾气含有S02、微量的S03和酸雾,其中二氧化硫会发生反应生成亚硫酸、亚硫酸铵、亚硫酸氢铵,这些物质易被氧化;故答案为:2H2SO3+O2=2H2SO4; 2NH4HSO3+O2=2NH4HSO4;2(NH42SO3+O2=2(NH42SO4中的任意两个;

④测定硫酸尾气中S02含量,尾气中含有三氧化硫,需要加入与二氧化硫反应的试剂,不与三氧化硫反应,且现象明显;Na0H溶液、酚酞试液和氨水、酚酞试液;和二氧化硫、三氧化硫反应,所以不能准确测定二氧化硫的含量;KMnO4溶液、稀H2SO4和二氧化硫反应,全部反应的现象是到溶液紫红色恰好褪去;和碘水、淀粉溶液反应,二氧化硫全部反应的现象是蓝色恰好变为无色;上述高锰酸钾、碘单质和二氧化硫反应,与三氧化硫不反应,所以利用反应,计算被试剂吸收的二氧化硫,得到二氧化硫的含量;故答案为:BC.

⑤根据二氧化硫氧化为三氧化硫的反应列式计算,设变化的二氧化硫物质的量为X

             2SO2 +O2

催化剂
.
 2SO3

起始量(mol)  4.0    10.0         0

变化量(mol)  X      0.5X         X

平衡量(mol) 4.0-X  10.0-0.5X     X

( 4.0-X )+(10.0-0.5X )+X=13.0 

解得X=2mol

二氧化硫的转化率=

2mol
4mol
×100%=50%,k=
[SO3]2
[O2][SO2]2
=
(
2
10
)2
9×(
2
10
)2
=1.1L•mol-1

故答案为:50%;1.1L•mol-1

单项选择题 A1/A2型题
单项选择题 A1型题