Question

10．用化學反應原理研究氮的氧化物和硫的氧化物有著重要的意義．
（1）已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H₂
NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H₃
則△H₃=$\frac{△{H}_{1}-△{H}_{2}}{2}$ （用△H₁、△H₂ 表示），如果上述三個反應方程式的平衡常數(shù)分別為K₁、K₂、K₃，則K₃=$\sqrt{\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}}$（用K₁、K₂ 表示）．
（2）如圖1所示，A是恒容的密閉容器，B是一個體積可變的充氣氣囊．保持恒溫，關閉K₂，分別將2mol NO 和1mol O₂ 通過K₁、K₃ 分別充入A、B 中，發(fā)生的反應為2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）[[不考慮2NO₂（g）?N₂O₄（g）]，起始時A、B 的體積相同均為a L．

①下列說法和示意圖2正確，且既能說明A容器中反應達到平衡狀態(tài)，又能說明B容器中反應達到平衡狀態(tài)的是a．
a．A、B 容器中氣體的顏色均不再發(fā)生變化
b．A、B 容器中NO 和O₂物質的量濃度比均為2：1
②T℃時，A 容器中反應達到平衡時的平衡常數(shù)Kp=8×10^-2（kPa）^-1．若A 容器中反應達到平 衡時p（NO₂）=200kPa，則平衡時NO的轉化率為66.7%． （Kp 是用平衡分壓代替平衡濃=×度計算所得平衡常數(shù)，分壓 總壓 物質的量分數(shù)）
（3）將0.2mol SO₂ 和0.15mol O₂通入2L 的密閉容器中，測得SO₂的物質的量隨時間變化如圖3實線所示．

編號	a	b	c	d	e
n（SO2）/mol	0.16	0.12	0.09	0.07	0.07
t/min	2	5	8	15	22

①ab段平均反應速率大于（填“大于”“小于”或“等于”）bc 段平均反應速率：de 段平均反應速率為0．
②僅改變某一個實驗條件，測得SO₂ 的物質的量隨時間變化如圖3中虛線所示，則改變的條件加入催化劑是加入催化劑．

Answer 1

分析 （1）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁；
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H₂，
由蓋斯定律可知，反應SO₂（g）+NO₂（g）?NO（g）+SO₃（g）△H=$\frac{①-②}{2}$，如果上述三個反應方程式的平衡常數(shù)分別為K₁、K₂、K₃，所以K₃=$\sqrt{\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}}$；
（2）①達平衡時正逆反應速率相等，各組分的濃度保持不變的狀態(tài)；
②由2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）起始反應物投入量2mol NO 和1mol O₂，設開始時NO壓強為2P，O₂壓強為P，列三段式，根據(jù)平衡常數(shù)p（NO₂）=200kPa，計算出平衡時的總壓；
（3）①隨著反應的進行深度逐漸減小，所以ab段平均反應速率大于bc 段平均反應速率，de 達平衡狀態(tài)，濃度變化量為0；
②由圖可知反應達平衡的時間縮短，而其它量不變，且僅改變某一個實驗條件，所以使用催化劑．

解答 解：（1）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁；
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H₂，
由蓋斯定律可知，反應SO₂（g）+NO₂（g）?NO（g）+SO₃（g）△H=$\frac{①-②}{2}$=$\frac{△{H}_{1}-△{H}_{2}}{2}$；所以K₃=$\sqrt{\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}}$，
故答案為：$\frac{△{H}_{1}-△{H}_{2}}{2}$；$\sqrt{\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}}$；
（2）①a．A、B 容器中氣體的顏色均不再發(fā)生變化，說明二氧化氮的濃度保持不變，達平衡狀態(tài)，故正確；
b．兩者起始量為2：1，變化量為2：1，所以A、B 容器中NO 和O₂物質的量濃度比始終為2：1，故錯誤；
故選a；
②由       2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）起始反應物投入量2mol NO 和1mol O₂，設開始時NO壓強為2P，O₂壓強為P，
開始（kPa） 2P       P        0
轉化（kPa）200      100     200
平衡（kPa）2P-200   P-100   200
Kp=$\frac{20{0}^{2}}{（2P-200）^{2}×（P-100）}$=8×10^-2（kPa）^-1，解得P=150kPa，所以則平衡時NO的轉化率為：$\frac{200}{2×150}×100%$=66.7%，
故答案為：66.7%；
（3）①隨著反應的進行深度逐漸減小，所以ab段平均反應速率大于bc 段平均反應速率，de 達平衡狀態(tài)，濃度變化量為0，所以de 段平均反應速率為0，
故答案為：大于；0；
②由圖可知反應達平衡的時間縮短，而其它量不變，且僅改變某一個實驗條件，所以使用催化劑，故答案為：加入催化劑．

點評 本題考查反應熱、蓋斯定律的應用以及平衡常數(shù)的相關計算等，難度較大，注意平衡狀態(tài)在理解及應用．