《2025年同步练习册人民教育出版社高中化学选择性必修第一册人教版A山东专版》

3. 将一定量的 $ SO_2 $ 和 0.7 mol 氧气充入一定容积的密闭容器中，550°C 时，在催化剂作用下发生化学反应：$ 2SO_2(g) + O_2(g) \overset{催化剂}{\underset{\triangle}{\rightleftharpoons}} 2SO_3(g) \quad \Delta H ＜ 0 $。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量 $ NaOH $ 溶液，气体体积减小了 21.28 L；再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收 $ O_2 $，气体的体积又减小了 5.6 L。(以上气体体积均已转化为标准状况下的体积，计算结果保留一位小数)
请回答下列问题。
(1) 判断该反应达到平衡状态的标志是BC。
A. $ SO_2 $ 和 $ SO_3 $ 浓度相等
B. $ SO_2 $ 百分含量保持不变
C. 容器中气体的压强不变
D. $ SO_3 $ 的生成速率与 $ SO_2 $ 的消耗速率相等
E. 容器中混合气体的密度保持不变
(2) 求该反应达到平衡时 $ SO_2 $ 的转化率(用百分数表示)。
(3) 若将平衡混合气体的 5% 通入过量的 $ BaCl_2 $ 溶液，生成沉淀多少克？

答案： 答案
(1)BC
(2)消耗$O_{2}$的物质的量：
$0.7mol-\frac{5.6L}{22.4L· mol^{-1}}=0.45mol$。
生成$SO_{3}$的物质的量：$0.45mol×2 = 0.9mol$。
$SO_{2}$和$SO_{3}$的物质的量之和：$\frac{21.28L}{22.4L· mol^{-1}}=0.95mol$。
反应前$SO_{2}$的物质的量：$0.95mol$。
$SO_{2}$的转化率：$\frac{0.9mol}{0.95mol}×100\%\approx94.7\%$。
(3)在给定的条件下，溶液呈强酸性，$BaSO_{3}$不会存在。因此$BaSO_{4}$的质量为$0.9mol×5\%×233g· mol^{-1}\approx10.5g$。
解析
(1)判断反应是否达到平衡状态的标志，一是正、逆反应速率相等，二是各成分含量保持不变。浓度相等不能作为达到平衡状态的标志，A项不正确；由于是气体体积不相等的反应，压强不变可以作为达到平衡状态的标志；D项中均表示正反应速率，不正确。由于均为气体反应，气体的质量守恒，体积不变，密度不变，不能作为达到平衡状态的标志，E项不正确。