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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．T℃时反应2SO2（g）+O2（g）AUTOTEXT＜=＞*MERGEFORMAT 错误！未找到引用源．2SO3（g）过程中的能量变化如图所示，回答下列问题．（1）T℃时将3molSO2和1molO2通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中，发生反应．2min时反应达到平衡，此时测得反应物O2还剩余0.1mol，则达到平衡时SO2的转化率为______．
（2）下列叙述能证明该反应已达化学平衡状态的是______（填序号）
①SO2的体积分数不再发生变化②容器内压强不再发生变化③容器内气体分子总数不再发生变化④相同时间内消耗2n molSO2的同时生成n molO2⑤相同时间内消耗2n molSO2的同时生成2n molSO3
（3）反应______（填“放出”或“吸收”）______热量（用E1、E2或E3表示）．
（4）若以右图所示装置，用电化学原理生产硫酸，将SO2、O2以一定压强喷到活性电极上反应．写出两电极的电极反应式：______；______．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______．
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解题思路：（1）利用三段式解题法计算参加反应的SO2的物质的量，利用转化率的定义计算．
（2）可逆反应到达平衡时，v（正）=v（逆）（同种物质）或正逆速率之比等于化学计量数之比（不同物质），反应混合物各组分的浓度不变、物质的量不变、含量为定值，以及由此衍生的一些其它量为定值，据此判断．
（3）由图可知，反应物的总能量高于生产物的总能量，所以反应放热，根据能量守恒放出的热量为E3 或E2-E1．
（4）本质为SO2与O2反应生成SO3以，SO3再与水化合生成硫酸，负极发生氧化反应，正极发生还原反应．
（2）可逆反应到达平衡时，v（正）=v（逆）（同种物质）或正逆速率之比等于化学计量数之比（不同物质），反应混合物各组分的浓度不变、物质的量不变、含量为定值，以及由此衍生的一些其它量为定值，据此判断．
（3）由图可知，反应物的总能量高于生产物的总能量，所以反应放热，根据能量守恒放出的热量为E3 或E2-E1．
（4）本质为SO2与O2反应生成SO3以，SO3再与水化合生成硫酸，负极发生氧化反应，正极发生还原反应．
（1）2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）
开始 3 mol 1mol 0
转化 1.8 mol0.9mol 1.8 mol
平衡 1.2mol0.1mol 1.8 mol
所以SO2的转化率=[1.8mol/3mol]×100%=60%
故答案为：60%
（2）该反应前后气体体积减小，化学平衡状态的标志：正逆反应速率相等（同种物质）或正逆速率之比等于化学计量数之比（不同物质），反应混合物各组分的浓度不变、物质的量不变、含量为定值．
①②③④符合条件；⑤所指方向一致，故⑤错．
故选：①②④
（3）从图象知，反应物的能量大于生成物的能量，所以该反应是放热反应；
根据能量守恒放出的热量为E3 或E2-E1．
故答案为：放热；E3 或E2-E1
（4）该原电池的本质是2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，SO2在负极上发生氧化反应电极反应式为SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，O2在正极上发生还原反应电极反应式为O2+4e-+4H+═2H2O；
为维持浓度不变，SO2和O2、H2O反应生成硫酸的质量分数是50%，所需的水为反应的水和做溶剂的水，所以质量比为=2×64：（2×18+2×98）=16：29
故答案为：正极：O2+4e-+4H+═2H2O，负极：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+； 16：29
点评：
本题考点： 化学平衡的计算；吸热反应和放热反应；原电池和电解池的工作原理；化学平衡状态的判断．
考点点评： 本题考查电极反应式的书写、平衡状态的判断等知识点，难度中等，注意化学平衡状态的判断方法，是高考的热点，也是学习的难点．易错点是（4）中所需的水为反应的水和做溶剂的水，易忽略做溶剂的水．
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