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，已知SO2（g）＋O2（g） SO3（g）△H＝－98 kJ·mol－1。（1）某温度下该反应的

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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，已知
SO₂（g）＋O₂（g） SO₃（g）△H＝－98 kJ·mol^－1。
（1）某温度下该反应的平衡常数K＝，若在此温度下，向100 L的恒容密闭容器中，充入3.0 mol
SO₂(g)、16.0 mol O₂(g)和3.0 mol SO₃(g)，则反应开始时v_正        v_逆（填“＜”、“＞”或“＝”）。
（2）一定温度下，向一带活塞的体积为2 L的密闭容器中充入2.0 mol SO₂和1.0 molO₂，达到平衡后体积变为1.6 L，则SO₂的平衡转化率为       。
（3）在（2）中的反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO₂(g)平衡浓度比原来减小的是     （填字母）。
A保持温度和容器体积不变，充入1.0 mol O₂
B保持温度和容器内压强不变，充入1.0 mol SO₃
C降低温度
D移动活塞压缩气体
（4）若以右图所示装置，用电化学原理生产硫酸，写出通入O₂电极的电极反应式为         。

（5）为稳定持续生产，硫酸溶液的浓度应维持不变，则通入SO₂和水的质量比为       。

答案

（1）＞
（2）60%
（3）A、C
（4）O₂＋4e^－＋4H⁺＝2H₂O
（5）16:29

解析

（1）向100 L的恒容密闭容器中，充入3.0 mol SO₂(g)、16.0 mol O₂(g)和3.0 mol SO₃(g)，可得K`=，K`＜K，故反应向正反应方向移动，正反应速率＞逆反应速率。
（2）根据SO₂（g）＋O₂（g）SO₃（g），体积为2 L的密闭容器中充入2.0 mol SO₂和1.0
molO₂，达到平衡后体积变为1.6 L，可知反应后压强变为原来的1.6L/2L=80%，故反应后的总物质的量为（2+1）×80%=2.4mol。
SO₂（g）＋1/2O₂（g）SO₃（g）
起始物质的量    2mol        1mol            0mol
变化物质的量    2a             a                2a
平衡物质的量   2-2a           1-a              2a  
故(2-2a)+(1-a)+2a="2.4mol" 则a=0.6mol，所以SO₂的转化率为（2×0.6）mol/2mol×100%=60%
（3）A中加入反应物氧气，反应向正反应方向进行，SO₂浓度降低。B中加入SO₂，反应向正反应方向进行，但SO₂转化率降低，浓度升高。C中该反应为放热反应，降低温度，向正反应方向进行，SO₂浓度降低。D中活塞压缩体积，平衡向正反应方向移动，但体积减小，浓度增大，故选择A、C选项。
（4）O₂＋4e^－＋4H⁺＝2H₂O
（5）该反应的总反应方程式应为2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，设加入SO₂的物质的量为a，加入H₂O的物质的量为b，所以有98a/[98a+18（b-a）] =0.5，则a：b=9：58。则二者的质量之比为16:29。