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16.硫酸是重要的化工原料,生产过程中SO2催化氧化生成SO3的化学反应为:2SO2(g)+O2(g)$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3(g).
(1)实验测得SO2反应生成SO3的转化率与温度、压强有关,请根据表信息,结合工业生产实际,选择最合适的生产条件是400℃,1个标准大气压.
            压强
SO2转化率
 
温度     
1个大气压5个大气压10个大气压15个大气压
 400℃ 0.9961 0.9972 0.9984 0.9988
 500℃ 0.9675 0.9767 0.9852 0.9894
 600℃ 0.8520 0.8897 0.9276 0.9468
(2)反应2SO2(g)+O2(g)$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3(g)达到平衡后,改变下列条件,能使SO2(g)平衡时的浓度比原来减小的是AC(填字母).
A.保持温度和容器体积不变,充入1mol O2(g)
B.保持温度和容器体积不变,充入2mol SO3 (g)
C.降低温度
D.在其他条件不变时,减小容器的容积.
(3)某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如图所示,2.0mol SO2和1.0mol O2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa.平衡状态由A编导B时,平衡常数K(A)=K(B)(填“<”,“>”,或“=”),B点的化学平衡常数是800.
(4)在一个固定容器为5L的密闭容器中充入0.20mol SO2(g)和0.10mol O2(g),t1时刻达到平衡,测得容器中含SO30.18mol.①t1时刻达到平衡后,改变一个条件使化学反应速度发生如图所示的变化,则改变的条件是C.
A.体积不变,向容器中通入少量O2
B.体积不变,向容器中通入少量SO2
C.缩小容器体积
D.升高温度
E.体积不变,向容器中通入少量氮气
②若继续通入0.20mol SO2和0.10mol O2,则平衡向正反应方向移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”),再次达到平衡后,0.36 mol<n(SO3)<0.40mol.

分析 (1)根据SO2的转化率及生产成本来选选择最合适的生产条件;
(2)根据浓度、温度、压强等外界条件对化学平衡的影响,达到平衡后,改变下列条件,能使SO2(g)平衡时的浓度比原来减小,平衡正向进行;
(3)平衡常数随温度变化,不随压强变化,AB点压强变化,但温度不变,平衡常数相同,可以计算A点的平衡常数,利用三段式法计算平衡浓度,根据平衡常数=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$,得到B点的平衡常数;
(4)①在一个固定容器为5L的密闭容器中充入0.20mol SO2(g)和0.10mol O2(g),t1时刻达到平衡,t1时刻达到平衡后,改变一个条件使化学反应速度发生如图所示的变化分析可知,改变条件正逆反应速率都增大,且正反应速率大于逆反应速率,据此分析选项;
②根据影响化学平衡的因素来判断平衡移动方向,继续通入相当于增大压强,平衡正向进行,0.20mol SO2和0.10mol O2,利用极限法求出再次达平衡后n(SO3)的范围.

解答 解:(1)因为SO2与O2的反应是放热反应,所以选择的温度为400℃,而1个标准大气压时SO2的转化率已经很大,再增大压强,SO2的转化率提高不大,但会增加生产成本,所以选择1个标准大气压,故答案为:400℃,1个标准大气压;
(2)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2mol SO3 (g)相当于充入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:AC;
(3)平衡常数只受温度的影响,温度不变,则压强改变,平衡状态由A变到B时,则K(A)=K(B),
由图象知,体系总压强为0.10MPa时SO2的平衡转化率为0.8,则二氧化硫转化物质的量=2.0mol×0.8=1.6mol,
      2SO2(g)+O2(g) $\frac{\underline{催化剂}}{△}$ 2SO3(g)
起始:2.0mol     1.0mol          0
转化:1.6mol     0.8mol       1.6mol
平衡:0.4mol     0.2mol       1.6mol
则平衡时:c(SO2)=0.04mol/L,c(O2)=0.02mol/L,c(SO3)=0.16mol/L,
K(A)=K(B)=$\frac{[S{O}_{3}]^{2}}{[S{O}_{2}]^{2}[{O}_{2}]}$=$\frac{0.1{6}^{2}}{0.0{4}^{2}×0.02}$=800,
故答案为:=,800;
(4)①t1时刻达到平衡后,改变一个条件使化学反应速度发生如图所示的变化分析可知,改变条件正逆反应速率都增大,且正反应速率大于逆反应速率,
A.体积不变,向容器中通入少量O2 ,此时刻正反应速率增大,逆反应速率不变,随反应进行正反应速率减小,逆反应速率增大,最后达到新的平衡状态,图象中逆反应速率变化不符合,故A错误;
B.体积不变,向容器中通入少量SO2,此时刻正反应速率增大,逆反应速率不变,随反应进行正反应速率减小,逆反应速率增大,最后达到新的平衡状态,图象中逆反应速率变化不符合,故B错误;
C.缩小容器体积,压强增大,正逆反应速率增大,正反应是气体体积减小的反应,所以平衡正向进行,图象变化符合要求,故C正确;
D.正反应是放热反应,升高温度,平衡逆向进行,正逆反应速率都增大,逆反应速率大于正反应速率,故D错误;
E.体积不变,向容器中通入少量氮气,总压增大,各气体分压不变,平衡不变,故E错误;
故选C;
②当生成0.18molSO3时,参加反应的氧气的物质的量为x,
2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)
          1        2
          x       0.18mol
x=$\frac{0.18mol×1}{2}$=0.09mol
继续通入0.20mol SO2和0.10mol O2,容器内压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动,即向正反应方向移动;
用极限法求出n(SO3)的范围,
假设平衡不移动,此时n(SO3)=0.18×2=0.36mol,
假设0.40molSO2完全生成SO3,根据反应方程式2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)可知,n(SO3)=0.4mol,
所以再次达到平衡时,0.36mol<n(SO3)<0.40mol.
故答案为:向正反应方向;0.36;0.40.

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,外界条件对化学平衡的影响以及有关化学计算,试题较灵活,综合性强,题目难度中等.

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(4)写出满足如下条件的马来酸酐的同分异构体的结构简式:HOOCC≡CCHO.
a.能发生银镜反应; 
b.能与NaHCO3反应产生CO2; 
c.分子中所有碳原子在同一条直线上
(5)写出→CH≡CH的化学方程式(注明条件)+2NaOH$→_{△}^{乙醇}$CH≡CH+2NaBr+2H2O.
(6)请利用题给出的信息设计由和合成CH3CH2CH2CH2OH的反应流程图(有机物用结构简式表示,必须注明反应条件).
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 限定条件 能使KMnO4溶液褪色 分子中含有2个甲基 分子中含有3个甲基 芳香烃、能得到三种一硝基化物
 数目 23 2 3 
A.AB.BC.CD.D

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