Question

8．已知體積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），請根據(jù)化學反應的有關原理回答下列問題：

（1）一定條件下，充入2mol SO₂（g） 和2mol O₂（g），20s后，測得SO₂的體積百分含量為12.5%，則用SO₂表示該反應在這20s內(nèi)的反應速率為0.04mol/（L•s）．
（2）該反應的平衡常數(shù)（K）表達式為$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$，若降溫其值增大，則該反應的△H＜0（填“＞”或“＜”或“=”）．
（3）如圖1表示該反應的速率（v）隨時間（t）的變化的關系：據(jù)圖分析：你認為t₃時改變的外界條件可能是催化劑；t₆時保持體積不變向體系中充入少量He氣，平衡不移動．  （填“向左”“向右”或“不”）．
（4）如圖2，P是可自由平行滑動的活塞，在相同溫度時，向A容器中充入4mol SO₃（g），關閉K，向B容器中充入2mol SO₃（g），兩容器內(nèi)分別充分發(fā)生反應．已知起始時容器A和B的體積均為a L．試回答：
①反應達到平衡時容器B的體積為1.2a L，容器B中SO₃轉化率為40%．
②若打開K，一段時間后重新達到平衡，容器B的體積為2.6aL（連通管中氣體體積忽略不計，且不考慮溫度的影響）．

Answer 1

分析 （1）一定條件下，充入2.0mol SO₂（g） 和2.0mol O₂（g），20s后達平衡，測得SO₃的體積分數(shù)為12.5%，則：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2        2       0
變化量（mol）：2x       x       2x
平衡量（mol）：2-2x     2-x     2x
故$\frac{2-2x}{4-x}$=12.5%，解得x=0.8，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（SO₂）；
（2）化學平衡常數(shù)是平衡時生成物濃度冪之積比反應物濃度冪之積，所以K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$計算平衡常數(shù)；若降溫平衡常數(shù)增大，則平衡正向移動，正反應為放熱反應；
（3）如圖1表示該反應的速率（v）隨時間（t）的變化的關系：據(jù)圖分析：t₃時正逆反應速率同等程度增大，而反應前后兩邊的計量數(shù)不等，所以t₃時使用催化劑；t₆時保持體積不變向體系中充入少量He氣，各組分的濃度不變，平衡不移動；
（4）根據(jù)恒溫恒壓條件下，氣體的物質的量之比等于容器的容積之比計算出消耗的三氧化硫的物質的量；根據(jù)等效平衡的知識判斷6mol三氧化硫達到平衡時容器的體積，然后計算出打開K后容器B的體積．

解答 解：（1）一定條件下，充入2.0mol SO₂（g） 和2.0mol O₂（g），20s后達平衡，測得SO₃的體積分數(shù)為12.5%，則：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2        2       0
變化量（mol）：2x       x       2x
平衡量（mol）：2-2x     2-x     2x
故$\frac{2-2x}{4-x}$=12.5%，解得x=0.8，v（SO₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{2×0.8mol}{2L}}{20s}$=0.04mol/（L•s），故答案為：0.04；
（2）化學平衡常數(shù)是平衡時生成物濃度冪之積比反應物濃度冪之積，所以K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$；若降溫平衡常數(shù)增大，則平衡正向移動，正反應為放熱反應，故答案為：$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$；＜；
（3）如圖1表示該反應的速率（v）隨時間（t）的變化的關系：據(jù)圖分析：t₃時正逆反應速率同等程度增大，而反應前后兩邊的計量數(shù)不等，所以t₃時使用催化劑；t₆時保持體積不變向體系中充入少量He氣，各組分的濃度不變，平衡不移動，故答案為：催化劑；不；
（4）①反應達到平衡時容器B的體積為1.2a L，B為恒壓條件下，容器的容積與氣體的物質的量成正比，說明達到平衡時氣體的物質的量為反應前的1.2倍，即平衡時混合氣體的物質的量為2.4mol，氣體物質的量之間了0.2mol，設反應消耗了三氧化硫nmol，則
 2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g）△n
  2          2       1       1mol
  n                        0.4mol
n=0.8mol，三氧化硫的轉化率為：$\frac{0.8mol}{2mol}$×100%=40%，
故答案為：40%；
②若打開K，一段時間后重新達到平衡，在恒溫恒壓條件下，與向B中進入6mol三氧化硫達到的平衡為等效平衡，所以達到平衡時整個容器的容積為：$\frac{6mol}{2mol}$×1.2a=3.6a，所以容器B的體積為：3.6a-a=2.6a，
故答案為：2.6a．

點評 本題考查了化學平衡的計算知識，題目難度不大，充分反映學生對所學知識的掌握情況．