Question

黃鐵礦（主要成分為FeS₂）是工業(yè)制取硫酸的重要原料，其步驟為：第一步，煅燒FeS₂產物為SO₂和Fe₃O₄；第二步，SO₂向SO₃的轉化；第三步，SO₃轉化為硫酸．
（1）在恒溫條件下，向一固定容積的密閉容器中通入一定量的SO₂與O₂，發(fā)生如下反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），一段時間后，能說明該反應達到平衡狀態(tài)的有

bcd

a．SO₂和SO₃濃度相等   b．SO₂百分含量保持不變c．容器中氣體的壓強不變
d．SO₃的生成速率與SO₂的生成速率相等   e．容器中混合氣體的密度保持不變
（2）SO₂尾氣用過量的氨水吸收，對SO₂可進行回收及重新利用，反應的化學方程式為

SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃

；

（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；

（3）將黃鐵礦的煅燒產物Fe₃O₄溶于H₂SO₄后，加入鐵粉，可制備FeSO₄．酸溶過程中需保持溶液足夠酸性，其目的是

抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，防止Fe²⁺被氧化；

．
（4）將0.050molSO₂（g）和0.030molO₂（g）放入容積為1L的密閉容器中，反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）在一定條件下達到平衡，測得c（SO₃）=0.040mol?L．計算該條件下反應的平衡常數(shù)K和SO₂的平衡轉化率（寫出計算過程）．

1.6×10³L/mol；80%

．

Answer 1

分析：（1）a、濃度相等，無法知道正逆反應速率是否相等；
b、二氧化硫含量不變，生成速率等于消耗速率，達到平衡狀態(tài)；
c、反應前后的化學計量數(shù)不相等，壓強不變，氣體的物質的量不變，達到平衡狀態(tài)；
d、二者化學計量數(shù)相等，說明正逆反應速率相等，達到平衡狀態(tài)；
e、容器容積不變，氣體質量不變，密度始終不變；
（2）反應方程式為：SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃ （NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（3）溶于H₂SO₄抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，加入鐵防止Fe²⁺被氧化；
（4）根據c（SO₃）=0.040mol?L，算出達到平衡時二氧化硫和氧氣的濃度，求出化學平衡常數(shù)，和二氧化硫的轉化率．

解答：解：（1）a、SO₂和SO₃濃度相等，無法判斷正逆反應速率是否相等，故a錯誤；
b、反應前后化學計量數(shù)不同，SO₂百分含量保持不變，說明生成和消耗速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故b正確；
c、反應物和生成物都是氣體，化學計量數(shù)不同，壓強不變，說明達到了平衡狀態(tài)，故c正確；
d、二氧化硫和三氧化硫分別是反應物和生成物，SO₃的生成速率與SO₂的生成速率相等，說明正逆反應速率相等，達到平衡狀態(tài)，故d正確；
e、由于容器容積固定，混合氣體質量不變，密度始終不變，故密度無法判斷是否達到平衡，故e錯誤；
故選bcd；
（2）二氧化硫和氨氣反應生成亞硫酸銨，再用稀硫酸回收及重新利用，反應方程式是：SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃；（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
故答案是：SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃；（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O
（3）Fe₃O₄溶于H₂SO₄的目的是抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，加入鐵防止Fe²⁺被氧化；
故答案是：抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，防止Fe²⁺被氧化；
（4）c（SO₃）=0.040mol?L^-1，n（SO₃）=0.04mol，消耗的二氧化硫的物質的量是0.04mol，消耗氧氣0.02mol，混合氣體中c（SO₂）=0.01mol/L，c（O₂）=0.01mol/L，平衡常數(shù)K=

(0.04)2

0.01?(0.01)2

=1.6×10³L/mol，二氧化硫的轉化率為：

0.04mol

0.05mol

×100%=80%；
故答案是：1.6×10³L/mol；80%．

點評：本題考查化學平衡狀態(tài)的判斷，側重考查了閱讀、分析信息的能力，難度中等．