运用化学反应原理研究二氧化硫的催化氧化反应有重要意义

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  • 解题思路:(1)①根据恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气,体积应增大,等效为降低压强判断移动方向;

    ②根据温度对化学平衡的影响判断平衡常数大小;D状态未达平衡,混合体系中SO3的百分含量小于平衡时的含量判断;

    (2)①根据B中恒温恒压下,物质的量之比等于体积之比,设出B转化率为x,根据三段式列式计算;

    ②根据等效平衡及压强对化学平衡的影响分析;

    ③打开K,相当于A在恒压下反应,与B为等效平衡,体积比等压物质的量之比,据此计算出容器容积.

    (1)①恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气,体积应增大,反应混合物各组分的浓度降低,等效为降低压强,压强降低平衡向体积增大方向移动,即向逆方向移动,故答案为:向逆方向;

    ②温度升高,平衡向吸热方向移动,即向逆反应移动,K值减小,K2>K3;由于D状态未达平衡,混合体系中SO3的百分含量小于平衡时的,反应向正反应进行,所以v<v,故答案为:>;<;

    (2)①设B中二氧化硫的转化率为x,

    根据反应方程式:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)

    反应前(mol) 63 0

    转化(mol) 6x 3x6x

    平衡(mol) 6-6x3-3x6x

    达到平衡时,V(B)=0.74a L,恒温恒压条件下,容器的体积之比等于混合气体的物质的量之比,即(6mol+3mol):(6-6x+3-3x+6x)mol=a:0.74a,

    解得:x=0.78=78%,

    故答案为:78;

    ②B在恒温恒压下,加入6mol SO2、3mol O2反应与加入3mol SO2、1.5mol O2反应等效,其中2n(O2)=n(SO2);

    假如有装置C,向装置C加入3mol SO2、1.5mol O2反应,压强与B等压且恒温恒压条件下,达到平衡时与B为等效平衡,则一定满足n(SO2B=2n(SO2C=2n(O2B

    由于A容积恒定,反应体系的压强小于C的压强,相当于减小了压强,平衡向着逆向移动,A中二氧化硫转化率小于C的,反应后达到平衡时n(SO2A>n(SO2C,由于n(SO2C=n(O2B,所以n(SO2A>n(SO2C=n(O2B,即n(SO2A>n(O2B

    故答案为:>;

    ③打开K,过一段时间重新达到平衡(图 2)时,与B反应为等效平衡,相当于加入了9mol二氧化硫和4.5mol氧气,同温同压下,根据物质的量与体积成正比,达到平衡时总体积为:0.74a×[9mol+4.5mol/6mol+3mol]=1.11a,所以B的体积为1.11a-a=0.11aL,

    故答案为:0.11aL.

    点评:

    本题考点: 化学平衡的计算;化学平衡的影响因素.

    考点点评: 本题考查了化学平衡的计算、化学平衡常数的含义、化学平衡的影响等知识,题目难度较大,注意等效平衡的应用,(3)②③有一定的难度,充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用知识的能力.