问题 问答题

硫酸的消费量常被作为国家工业发展水平的一种标志.工业合成硫酸最重要一步:2SO2(g)+O2 (g)⇌2SO3(g)△H<0.在一定条件下,将2mol SO2(g) 和1mol O2 (g) 充入2L密闭容器中,反应从起始到平衡后压强变为原来的11/15.回答下列问题:

(1)下表为2SO2(g)+O2 (g)⇌2SO3(g)反应的温度和压强对SO2转化率的影响:

压强/MPa

温度/℃

0.10.5110常压为1.01x105

=101kPa

=0.1MPa

40099.2%99.6%99.7%99.9%
50093.5%96.9%97.8%98.7%
60073.7%85.8%89.5%96.4%
你认为最好选择的压强是______理由是:______.

(2)请计算题干条件下SO2的平衡转化率及SO3(g)⇌SO2(g)+1/2O2 (g)的平衡常数,写出计算过程(最后一步不必算出精确数值):

答案

(1)分析表中数据,压强在0.1MPa时转化率已很大,并且增大压强转化率变化不大,加压对设备要求高、增大投资和能耗,无需较高压强,

故答案为:0.1 MPa;常压时SO2的转化率已经很高,若加压对设备要求高、增大投资和能耗;

(2)设O2的物质的量变化为x.

2SO2(g)+O2 (g)⇌2SO3(g)

n(起始)mol     2       1           0

△n(变化)mol    2x      x           2x

n(平衡)mol    2-2x    1-x           2x

则:

2-2x+1-x+2x
2+1
=
11
15
   

解得:x=0.8mol

SO2的转化率为:

0.8mol×2
2mol
×100%=80%

该反应2SO2(g)+O2 (g)⇌2SO3(g) 平衡时的各物质的浓度为:

c(SO2)=(2mol-2×0.8mol)÷2L=0.2mol/L,

c(SO3)=2×0.8mol÷2L=0.8mol/L,

c(O2)=(1mol-0.8mol)÷2L=0.1mol/L,

则平衡常数为:k=

c(SO3)2
c(SO2)2•c(O 2)
=
(0.8mol/L)2
(0.2mol/L)2×0.1mol/L
=160L/mol

故SO3(g)⇌SO2(g)+

1
2
 O2 (g)的平衡常数为:k=
1
k
=
1
160L/mol
=
1
160
mol
1
2
L-
1
2
)

答:SO2的平衡转化率为80%,平衡常数为

1
160
mol
1
2
L-
1
2
).

单项选择题
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