Question

【題目】研究NO2、SO2 、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。

I.已知：NO2（g）+SO2（g） SO3（g）+NO（g）

（1）一定條件下，將NO2與SO2以體積比1:2置于恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。

a．體系壓強(qiáng)保持不變 b．混合氣體顏色保持不變

c．SO2和NO2的體積比保持不變 d．每消耗1 mol SO3的同時(shí)生成1 molNO2

e.氣體密度保持不變

（2）若保持體積不變，升高溫度，體系顏色加深，則說明該反應(yīng)的H________0（填”>””<”或”=”）

II.對(duì)于反應(yīng)2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）；ΔH＝-196.6kJ/mol。

在一定溫度下，向一個(gè)容積不變的容器中，通入3mol SO2和2mol O2及固體催化劑，使之反應(yīng)。平衡時(shí)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為起始時(shí)的90％。此時(shí)

（3）加入3mol SO2和2mol O2發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，放出的熱量為 。

（4）保持同一溫度，在相同的容器中，將起始物質(zhì)的量改為amol SO2、bmol O2、cmol SO3（g）及固體催化劑，欲使起始時(shí)反應(yīng)表現(xiàn)為向正反應(yīng)方向進(jìn)行，且平衡時(shí)SO3的體積分?jǐn)?shù)為2/9，a的取值范圍是 。

（5）保持同一溫度，在相同容器中，將起始物質(zhì)的量改為3mol SO2、6mol O2、3mol SO3（g）及固體催化劑，則平衡_________移動(dòng)。（填“正向、不、逆向或無法確定是否”）

（6）某SO2（g）和O2（g）體系，時(shí)間t1達(dá)到平衡后，改變某一外界條件，反應(yīng)速率v與時(shí)間t的關(guān)系如圖2所示，若不改變SO2（g）和O2（g）的量，則圖中t4時(shí)引起平衡移動(dòng)的條件可能是__________；圖中表示平衡混合物中SO3的含量最高的一段時(shí)間是____________。

（7）各階段平衡時(shí)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)如下表所示：

t1～t2	t3～t4	t5～t6	t6～t7
K1	K2	K3	K4

K1、K2、K3、K4之間的關(guān)系為__________________。

Answer 1

【答案】

（1）bc；（2）<；（3）98.3kJ；

（4）2＜a≤3（5）不；

（6）升溫；t3-t4（7）k1=k2>k3=k4

【解析】

試題分析：I.（1） a．無論是否達(dá)到平衡，體系壓強(qiáng)都保持不變，不能用于判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；b．混合氣體顏色保持不變，說明濃度不變，達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；c．開始時(shí)NO2與SO2的體積比1:2，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，NO2與SO2的體積比發(fā)生變化，當(dāng)SO2和NO2的體積比保持不變時(shí)，說明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故c正確；d．物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則每消耗1mol SO3的同時(shí)生成1molNO2，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；e.該反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物全部為氣體，容器內(nèi)氣體的質(zhì)量始終不變，容器的體積不變，則氣體密度始終保持不變，不能用于判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故e錯(cuò)誤；故選bc；

（2）若保持體積不變，升高溫度，體系顏色加深，說明平衡逆向移動(dòng)，說明該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，H＜0，故答案為：＜；

II. （3）由題意氣體壓強(qiáng)為起使時(shí)的90%，則反應(yīng)后總的物質(zhì)的量為起使時(shí)的90%，平衡時(shí)總物質(zhì)的量為（3mol+2mol）×90%=4.5mol，則平衡時(shí)各組成物質(zhì)的量變化為：

2SO2+O22SO3 物質(zhì)的量減少△n

2 1 2 1

1mol 0.5mol 1mol （3mol+2mol）-4.5mol=0.5mol

此時(shí)放出的熱量為196.6KJ×=98.3KJ，故答案為：98.3；

（2）原平衡時(shí)SO3的體積分?jǐn)?shù)為=，將起始物質(zhì)的量改為amol SO2、bmol O2、cmol SO3（g）及固體催化劑，平衡時(shí)SO3的體積分?jǐn)?shù)為，則與原平衡為等效平衡，則a+c=3 b+0.5c=2，由（1）計(jì)算可知，平衡時(shí)二氧化硫的物質(zhì)的量為3mol-1mol=2mol，欲使起始時(shí)反應(yīng)表現(xiàn)為向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則2＜a≤3，故答案為：2＜a≤3；

（3）由題意氣體壓強(qiáng)為起使時(shí)的90%，則反應(yīng)后總的物質(zhì)的量為起使時(shí)的90%，平衡時(shí)總物質(zhì)的量為（3mol+2mol）×90%=4.5mol，則平衡時(shí)各組成物質(zhì)的量變化為：

2SO2+O22SO3

開始（mol）：3 2 0

變化（mol）：1 0.5 1

平衡（mol）：2 1.5 1

假定體積為VL，則k==，將起始物質(zhì)的量改為3mol SO2、6mol O2、3mol SO3（g）及固體催化劑，此時(shí)的濃度商Qc==，等于平衡常數(shù)，處于平衡狀態(tài)，平衡不移動(dòng)，故答案為：不；

（6） t2～t3段正逆速率都加快，且v（正）＞v（逆），平衡正向移動(dòng)，t4～t5段正逆速率都加快，且v（正）＜v（逆），平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)為體積減小的放熱反應(yīng)，若升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，若增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，故t2～t3段為增大壓強(qiáng)，t4～t5段為升高溫度；t2～t3段為增大壓強(qiáng)后，平衡正向移動(dòng)，SO3的含量升高，至t3～t4平衡時(shí)含量達(dá)最高，故答案為：升高溫度；t3～t4 ；

（7）根據(jù)上述分析，t2～t3段為增大壓強(qiáng)，t4～t5段為升高溫度，t6～t7段為為加入催化劑，平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，K減小，因此k1=k2>k3=k4，故答案為：k1=k2>k3=k4。