(2010•聊城模拟)利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤.

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  • 解题思路:(1)根据浓度商与平衡常数的大小判断反应进行的方向;

    (2)先根据平衡常数计算出c(SO2),再根据转化率公式求出SO2的转化率;

    (3)根据浓度、温度、压强等外界条件对化学平衡的影响,求出平衡移动后c(SO2),

    (4)根据原电池反应是氧化还原反应,负极失电子发生氧化反应,正极上得到电子发生还原反应;

    (5)依据沉淀转化的反应特征结合溶度积常数计算分析;

    (1)SO2+[1/2]O2⇌SO3△H=-98KJ•mol-1,向100L的恒容密闭容器中,充入3.0molSO2、16.0molO2和3.0molSO3

    因为浓度商QC=

    c(SO3)

    c(SO2)[c(O2)]

    1

    2=

    3.0mol

    100L

    3.0mol

    100L×(

    16.0mol

    100L)

    1

    2=2.5>K,所以化学反应正向进行,即v(正)>v(逆),故答案为:>;

    (2)在T2温度时,开始在100L的密闭容器中加入4.0molSO2和10.0molO2,一定条件下当反应达到平衡时共放出热量196kJ根据1molSO2完全反应放热98KJ;则一定条件下当反应达到平衡时共放出热量196kJ,消耗二氧化硫物质的量=[1mol×196KJ/98KJ]=2mol;依据化学平衡三段式列式计算:

    SO2(g)+[1/2]O2(g)⇌SO3(g)

    开始量(mol)4 10 0

    变化量(mol) 2 12

    平衡量(mol) 29 2

    所以SO2的转化率α=[2mol/4mol]×100%=50%,故答案为:50%;

    (3)A、保持温度和容器体积不变,O2的浓度增大,平衡正向移动,SO2的浓度减小,所以A正确;

    B、保持温度和容器内压强不变,充入2.0molSO2和5.0molO2,新的平衡与原平衡等效,SO2的浓度不变,所以B错误;

    C、降低温度,平衡向放热的方向移动,而正反应为放热,所以平衡正向移动,SO2的浓度减小,所以C正确;

    D、在其他条件不变时,减小容器的容积,SO2的浓度瞬间增大,之后平衡向气体体积减少的方向移动,即向正反应方向移动,SO2的浓度减小,再次到达平衡时SO2的浓度仍比原来大,所以D错误.

    故答案为:A、C;

    (4)依据图装置分析,二氧化硫失电子发生氧化反应,二氧化硫被氧化为三氧化硫溶于水生成硫酸;电极反应为:SO2+2H2O=SO42-+4H++2e-

    故答案为:SO2+2H2O=SO42-+4H++2e-

    (5)在一定温度下,向K2SO4溶液中滴加Na2CO3溶液和BaCl2溶液,当两种沉淀共存时,依据溶度积常数可知沉淀向硫酸钡沉淀分析转化,BaCO3+SO42-=BaSO4+CO32-;结合碳酸钡和硫酸钡溶度积常数;

    c(CO22−)

    c(SO42−)=

    Ksp(BaCO3)

    Ksp(BaSO4)=

    5.2×10−9

    1.3×10−10=40;

    故答案为:40;

    点评:

    本题考点: 工业制取硫酸;电极反应和电池反应方程式;化学平衡的计算;难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质.

    考点点评: 本题考查了化学平衡的有关知识,如利用浓度商判断化学反应进行的方向,转化率的计算、外界条件对化学平衡的影响以及有关化学计算,沉淀转化的计算应用,试题较灵活,综合性强.