Question

二氧化氮和二氧化硫是硝酸和硫酸工業(yè)的重要中間物質(zhì)，有關(guān)性質(zhì)表現(xiàn)如下，請(qǐng)完成相關(guān)問(wèn)題：（Ⅰ）在100℃時(shí)，將0.200mol的四氧化二氮?dú)怏w充入2L抽空的密閉容器中，每隔一定時(shí)間對(duì)該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如下表格：

時(shí)間	0	20	40	60	80	100
c（N2O4）	0.100	c1	0.050	c3	a	b
c（NO2）	0.000	0.060	c2	0.120	0.120	0.120

（1）該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

，達(dá)到平衡時(shí)四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率為

 

%．
（2）20s時(shí)四氧化二氮的濃度c₁=

 

mol?L^-1，在0～20s時(shí)間段內(nèi)，四氧化二氮的平均反應(yīng)速率為

 

mol?L^-1?s^-1．
（3）若在相同情況下最初向容器中充入的是二氧化氮?dú)怏w，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，二氧化氮的初始濃度為

 

mol?L^-1．
（Ⅱ）將一定量的SO₂和氧氣放入一定體積的密閉容器中，550℃時(shí)，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：
2SO₂+O₂ 

催化劑

加熱

 2SO₃（正反應(yīng)放熱）． 
（1）判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是

 

．（填字母）
a．SO₂和SO₃濃度相等   b．SO₂百分含量保持不變    c．容器中氣體的壓強(qiáng)不變          d．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等     e．容器中混合氣體的密度保持不變
（2）欲提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是

 

．（填字母）
a．向裝置中再充入N₂   b．向裝置中再充入O₂ c．改變反應(yīng)的催化劑     d．升高溫度．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)平衡專題

分析：Ⅰ、（1）由表可知，60s時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，根據(jù)方程式計(jì)算△c（N₂O₄），根據(jù)轉(zhuǎn)化率計(jì)算平衡時(shí)N₂O₄的轉(zhuǎn)化率；60s后反應(yīng)達(dá)平衡，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變．
（2）由△c（NO₂），根據(jù)方程式計(jì)算△c（N₂O₄），20s的四氧化二氮的濃度=起始濃度-△c（N₂O₄）；根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（N₂O₄）．
（3）恒溫恒容條件下，且反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，起始向容器中充入的是二氧化氮?dú)怏w，要達(dá)到相同的平衡狀態(tài)，按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到N₂O₄一邊，滿足N₂O₄的濃度為0.1mol/L；
Ⅱ、（1）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（2）該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，欲提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，則改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；

解答： 解：Ⅰ、（1）圖標(biāo)數(shù)據(jù)分析可知反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N₂O₄?2 NO₂，
由表可知，60s時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，c（NO₂）=0.120mol/L，
               N₂O₄?2 NO₂，
濃度變化：0.06mol/L 0.120mol/L
所以平衡時(shí)N₂O₄的轉(zhuǎn)化率為

0.06mol/L

0.1mol/L

×100%=60%；
故答案為：N₂O₄?2 NO₂，60；
（2）由表可知，20s時(shí)，c（NO₂ ）=0.060mol/L，所以
                N₂O₄?2 NO₂，
濃度變化：0.03mol/L 0.060mol/L
所以20s的四氧化二氮的濃度c₁=0.1mol/L-0.03mol/L=0.07mol/L；
在0s～20s內(nèi)四氧化二氮的平均反應(yīng)速率為v（N₂O₄）=

0.03mol/L

20s

=0.0015mol?（L?s）^-1．
故答案為：0.07；0.0015；
（3）恒溫恒容條件下，且反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，起始向容器中充入的是二氧化氮?dú)怏w，要達(dá)到相同的平衡狀態(tài)，按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到N₂O₄一邊，滿足N₂O₄的濃度為0.1mol/L，由N₂O₄（g）?2 NO₂（g）可知，二氧化氮的初始濃度=2×0.1mol/L=0.2mol/L，
故答案為：0.2；
Ⅱ、（1）a．可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)SO₂和SO₃濃度不一定相等，與二氧化硫的起始濃度以及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故錯(cuò)誤；        
b．可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的百分含量不變，SO₂百分含量保持不變，說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
c．隨反應(yīng)進(jìn)行氣體的物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，當(dāng)容器中氣體的壓強(qiáng)不變，說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
d．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率都表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終二者都按1：1進(jìn)行，不能說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
e．混合氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，所以密度始終不變，不能說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
故選bc；   
（2）a．向裝置中再充入N₂，反應(yīng)物和生成物的濃度不變，平衡不移動(dòng)，所以不能提高轉(zhuǎn)化率，故錯(cuò)誤；        
b．向裝置中再充入O₂，氧氣濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高了二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故正確；
c．改變反應(yīng)的催化劑只改變反應(yīng)速率，不改變平衡，所以不能提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故錯(cuò)誤；        
d．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，降低了二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故錯(cuò)誤；
故選b；

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、等效平衡、平衡狀態(tài)的判斷、影響化學(xué)平衡的因素等知識(shí)點(diǎn)等，難度中等，注意基礎(chǔ)知識(shí)的積累掌握；