Question

15．在一定條件下，在一容積可變的密閉容器中，將SO₂和O₂混合發(fā)生反應：
2SO₂（g）+O₂（g）$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃（g）△H=-92.3KJ/mol
反應過程中，SO₂、O₂、SO₃的物質的量（mol）的變化如下表（0～4min時，容器氣體壓強為0.1MPa）：

時間min	0	1	2	3	4	5	6	7	8	w.9
n（SO2）	2.00	1.92	1.84	1.76	1.76	1.64	1.52	1.40	1.40	1.40
n（O2）	1.00	0.96	0.92	0.88	0.88	0.82	0.76	0.70	0.70	0.70
n（SO3）	w0	0.08	0.16	0.24	0.24	0.36	0.48	0.60	0.60	0.60

回答下列問題：
（1）3～4min，7～9min時段，反應處于平衡狀態(tài)．
（2）第5min時，從同時提高速率和轉化率兩個方面分析，改變的外界條件是增大壓強；平衡向正方向移動．（填“正”、“逆”或“不”）
（3）其他條件相同、催化劑不同時，S0₂的轉化率隨反應溫度的變化如圖a．260℃Cr₂O₃ （填Fe₂0₃、Ni0或Cr₂0₃）作催化劑反應速率最快．Fe₂O₃和Ni0作催化劑均能使S0₂的轉化率達到最高，不考慮價格因素，選擇Fe₂0₃的 主要優(yōu)點是Fe₂O₃作催化劑時，在相對較低溫度可獲得較高SO₂的轉化率．
（4）科研小組在380⁰C Fe₂0₃作催化劑時，研究了不同投料比n（O₂）：n（SO₂）對S0₂轉化率的影響，結果如圖b．請在答題卡坐標圖中畫出n（O₂）：n（SO₂）=1：2時，SO₂轉化率的預期變化曲線．

Answer 1

分析 （1）依據圖表中物質物質的量隨時間變化而不變，判斷反應達到的平衡狀態(tài)；
（2）依據第5min時物質的物質的量變化分析二氧化硫和氧氣物質的量減小，三氧化硫物質的量增加，平衡正向進行；
（3）根據圖示內容對比260℃時SO₂的轉化率來尋找反應速率最快，根據催化劑和二氧化硫轉化率之間的關系來判斷Fe₂O₃作催化劑的優(yōu)點；
（4）分析圖象b知，當SO₂的物質的量相同時，O₂的物質的量越大，達平衡的時間越短，反應速率越快，SO₂的平衡轉化率越大，以此可畫出n（O₂）：n（SO₂）=1：2時SO₂轉化率的預期變化曲線．

解答 解：（1）圖表數據分析可知在3～4min和7～9min時，二氧化硫、氧氣和三氧化硫物質的量不變說明反應達到平衡，故答案為：3～4min、7～9min；
（2）第5min時物質的物質的量變化分析二氧化硫和氧氣物質的量減小，三氧化硫物質的量增加，平衡正向進行，依據平衡移動原理分析可知增大壓強平衡正向進行，符合物質的量變化，
故答案為：增大壓強；正；　
（3）根據圖示內容，對比260℃時不同催化劑作用下SO₂的轉化率，可以看出Cr₂O₃作催化劑時，反應速率最快，Fe₂O₃和NiO作催化劑均能使SO₂的轉化率達到最高，但是Fe₂O₃作催化劑時，在相對較低溫度可獲得較高SO₂的轉化率，故答案為：Cr₂O₃；Fe₂O₃作催化劑時，在相對較低溫度可獲得較高SO₂的轉化率；
（4）分析圖象b知，當SO₂的物質的量相同時，O₂的物質的量越大，達平衡的時間越短，反應速率越快，SO₂的平衡轉化率越大，以此可畫出n（O₂）：n（SO₂）=1：2時SO₂轉化率的變化曲線應該接近n（O₂）：n（SO₂）=3：2，而且反應所用時間較0.5：2時要短，即，
故答案為：．

點評 本題考查了影響反應速率和化學平衡的因素，側重于催化劑的影響考查，注意對圖象的分析應用，題目難度較大．