Question

10．在一定條件下，在一容積可變的密閉容器中，將SO₂和O₂混合發(fā)生反應：2SO₂（g）+O₂（g）$?_{△}^{催化劑}$2SO₃（g）△H=-92.3KJ/mol 0～4min時，容器內(nèi)氣體壓強為101KPa，反應過程中，SO₂、O₂、SO₃的物質的量n （mol）的變化如下表：

時間min	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
n（SO2）	2.00	1.92	1.84	1.76	1.76	1.64	1.52	1.40	1.40	1.40
n（O2）	1.00	0.96	0.92	0.88	0.88	0.82	0.76	0.70	0.70	0.70
n（SO3）	0	0.08	0.16	0.24	0.24	0.36	0.48	0.60	0.60	0.60

回答下列問題：
（1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式是K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{2}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$．
（2）在3min-4min及7min-9min時間段，反應處于平衡狀態(tài)．
（3）計算：0～3min時間內(nèi)，用SO₂表示該反應的平均反應速率是0.08mol/min，7min時，SO₂的轉化率為30%．
（4）第5min時，從速率和轉化率兩個方面分析，改變的外界條件是增大壓強；平衡向正反應方向移動．

（5）在101Kpa、500℃時，O₂的物質的量與SO₂平衡時的體積百分含量的變化曲線如圖1：

在圖中2畫出在相同壓強下，溫度為400℃時，起始O₂的物質的量與SO₂平衡時的體積百分含量的大致變化曲線．

Answer 1

分析 （1）平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應到達平衡時，生成物濃度系數(shù)次冪乘積與反應物濃度系數(shù)次冪乘積之比；
（2）各組分的濃度、物質的量保持不變時，反應處于平衡狀態(tài)；
（3）由于容器的體積可變，由速率單位可知，根據(jù)v=$\frac{△n}{△t}$計算0～3min時間內(nèi)用SO₂表示的平均反應速率；SO₂的轉化率=$\frac{消耗的二氧化硫物質的量}{二氧化硫起始物質的量}$×100%；
（4）第5min時，SO₂減小0.12mol，O₂減小0.06mol，SO₃增大0.12mol，三者變化量之比等于化學計量數(shù)之比，平衡正向移動，且前1min內(nèi)反應速率速率快，由于正反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，故改變條件應是增大壓強；
（5）氧氣物質的量一定時，由于正反應為放熱反應，降低溫度平衡正向移動，平衡時二氧化硫的含量減小．

解答 解：（1）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{2}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（S{O}_{2}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，3-4min及7-9min各組分的物質的量保持不變時，反應處于平衡狀態(tài)，
故答案為：3min-4min及7min-9min；
（3）0～3min時間內(nèi)，用SO₂表示的平均反應速率為$\frac{（2-1.76）mol}{3min}$=0.08mol/min；
7minSO₂的轉化率=$\frac{（2-1.4）mol}{2mol}$×100%=30%，
故答案為：0.08；30%；
（4）第5min時，SO₂減小0.12mol，O₂減小0.06mol，SO₃增大0.12mol，三者變化量之比等于化學計量數(shù)之比，平衡正向移動，且前1min內(nèi)反應速率速率快，由于正反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，故改變條件應是增大壓強，
故答案為：增大壓強；正反應；
（5）氧氣物質的量一定時，由于正反應為放熱反應，降低溫度平衡正向移動，平衡時二氧化硫的含量減小，則溫度為400℃時，起始O₂的物質的量與SO₂平衡時的體積百分含量的大致變化曲線為：，
故答案為：．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、平衡常數(shù)、平衡狀態(tài)、反應速率計算等，（3）中反應速率計算注意體積變化，不能用濃度變化量表示速率，根據(jù)題目中給出的速率單位可知用單位時間內(nèi)物質的量變化量表示反應速率．