Question

在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-197kJ/mol．現(xiàn)有容積均為1L的甲、乙、丙、丁 四個(gè)容器，在上述條件下分別充入氣體，到達(dá)平衡時(shí)，反應(yīng)放出的熱量（Q），及平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率（X）如下表所示：

容器	起始時(shí)各物質(zhì)的量				到達(dá)平衡時(shí)放出的熱量（QkJ）	平衡時(shí)SO2轉(zhuǎn)化率 （X）
	SO2（mol）	O2（mol）	SO3（mol）	N2
甲	2	1			Q1	X1
乙	1	0.5			Q2=39.4	X2
丙	1	0.5		1	Q3	X3
丁	1.8	0.9	0.2		Q4	X4

（1）下列說(shuō)法一定正確的是______
a、2Q₃=2Q₂＜Q₁＜197kJ                b、2X₃=2X₂＜X₁＜100%
c、Q₁＞Q₄ 且 X₁＞X₄                  d、SO₃的質(zhì)量m：m_甲=m_丁＞2m_乙
e、容器內(nèi)壓強(qiáng)p：p_甲=p_丁＞2p_乙        f、c（SO₂）與c（O₂）之比k：k_甲=k_丙＞k_乙
h、若乙的體積為2L，則到達(dá)平衡時(shí)放出的熱量小于39.4kJ
（2）某時(shí)刻甲容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡，保持恒溫恒容；
①假設(shè)又向容器內(nèi)加入一定量的SO₂氣體，則X（SO₂）______（填“增大”或“減小”），O₂的濃度______（填“增大”或“減小”）
②假設(shè)又向容器中加入一定量的SO₃（g），X（SO₂）______ （填“增大”或“減小”）
（3）平衡時(shí)，乙容器中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為_(kāi)_____%（保留兩位有效數(shù)字），該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(kāi)_____（填具體值和單位，保留兩位有效數(shù)字）
（4）如圖表示某一時(shí)間段中該反應(yīng)反應(yīng)速率與反應(yīng)過(guò)程的關(guān)系（t₂、t₄、t₅）時(shí)刻改變的條件都只有一個(gè)）．
①t ₂時(shí)改變的條件是______；
②若t₅時(shí)降低壓強(qiáng)，試畫(huà)出t-v圖象
③若各階段對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)如圖所示

t 1-t 2	t 3-t 4	t 4-t 5	t 6-t 7
K1	K2	K3	K4

則各平衡常數(shù)間的大小關(guān)系為_(kāi)_____（由大到小排列）

Answer 1

【答案】分析：（1）a、乙、丙兩個(gè)容器容積相同，所充氣體物質(zhì)的量相同，丙中所充氮?dú)鈱?duì)平衡無(wú)影響，所以乙、丙建立等效平衡，二氧化硫轉(zhuǎn)化率相同，Q₂=Q₃；
甲、乙兩個(gè)容器容積相同，甲中相應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量為乙中2倍，壓強(qiáng)比乙中高，相對(duì)乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，可逆反應(yīng)不能完全反應(yīng)，故2Q₂＜Q₁．
b、乙、丙兩個(gè)容器容積相同，所充氣體物質(zhì)的量相同，丙中所充氮?dú)鈱?duì)平衡無(wú)影響，所以乙、丙建立等效平衡，二氧化硫轉(zhuǎn)化率相同；
甲、乙兩個(gè)容器容積相同，甲中相應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量為乙中2倍，壓強(qiáng)比乙中高，相對(duì)乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，但小于乙中的2倍，放出熱量39.4kJ，參加反應(yīng)的二氧化硫?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzhx/web/STSource/20131101173432311389296/SYS201311011734323113892029_DA/0.png">×0.2mol=0.4mol，故二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%．
c、甲與丁相比，二者為等效平衡，平衡時(shí)二氧化硫的物質(zhì)的量相同，故甲中反應(yīng)生成的二氧化硫比丁中多．
d、甲與丁為等效平衡，平衡時(shí)三氧化硫的質(zhì)量相同，乙、丙建立等效平衡，平衡時(shí)三氧化硫的質(zhì)量相同；
甲、乙兩個(gè)容器容積相同，甲中相應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量為乙中2倍，壓強(qiáng)比乙中高，相對(duì)乙平衡而言甲中平衡右移，轉(zhuǎn)化率增大，平衡時(shí)甲容器內(nèi)三氧化硫的物質(zhì)的量大于乙容器內(nèi)三氧化硫的二倍．
e、甲與丁為等效平衡，平衡時(shí)對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量物質(zhì)的量相同，總的物質(zhì)的量相同，壓強(qiáng)相同；
甲、乙兩個(gè)容器容積相同，甲中相應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量為乙中2倍，壓強(qiáng)比乙中高，相對(duì)乙平衡而言甲中平衡右移，轉(zhuǎn)化率增大，平衡時(shí)甲容器內(nèi)總的物質(zhì)的量小于乙容器內(nèi)總的物質(zhì)的量的二倍．
f、甲、乙、丙中起始c（SO₂）與c（O₂）之比為2：1，反應(yīng)按2：1進(jìn)行，任何時(shí)刻c（SO₂）與c（O₂）之比為2：1．
h、若乙的體積為2L，壓強(qiáng)減小，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率降低．
（2）某時(shí)刻甲容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡，保持恒溫恒容；
①向容器內(nèi)加入一定量的SO₂氣體，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，氧氣的轉(zhuǎn)化率增大，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率減�。畡tX（SO₂）；
②向容器中加入一定量的SO₃（g），平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率降低．
（3）利用反應(yīng)熱計(jì)算參加反應(yīng)的二氧化硫的物質(zhì)的量，再利用轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算．
根據(jù)三段式計(jì)算各物質(zhì)的濃度變化量、平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算平衡常數(shù)．
（4）①由圖可知，t ₂時(shí)正、逆反應(yīng)速率都增大，且平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，該反應(yīng)正反應(yīng)是體積減小的放熱反應(yīng)，故應(yīng)為升高溫度．
②若t₅時(shí)降低壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，t₅瞬間正、逆反應(yīng)速率，正反應(yīng)速率降低更多．
③根據(jù)平衡移動(dòng)解答K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之間的關(guān)系．
t₂-t₃段，為升高濃度，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)降低，即K₁＞K₂；
t₄-t₅段，平衡不移動(dòng)，反應(yīng)速率增大，為使用催化劑，平衡常數(shù)不變，即K₂=K₃．
t₅-t₆段，降低壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)不變，即K₃=K₄．
解答：解：（1）a、乙、丙兩個(gè)容器容積相同，所充氣體物質(zhì)的量相同，丙中所充氮?dú)鈱?duì)平衡無(wú)影響，所以乙、丙建立等效平衡，二氧化硫轉(zhuǎn)化率相同，故Q₂=Q₃；甲、乙兩個(gè)容器容積相同，甲中相應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量為乙中2倍，壓強(qiáng)比乙中高，相對(duì)乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，可逆反應(yīng)不能完全反應(yīng)，故2Q₂＜Q₁，故2Q₂＜Q₁＜197kJ，即2Q₃=2Q₂＜Q₁＜197kJ，故a正確；         
b、乙、丙兩個(gè)容器容積相同，所充氣體物質(zhì)的量相同，丙中所充氮?dú)鈱?duì)平衡無(wú)影響，所以乙、丙建立等效平衡，二氧化硫轉(zhuǎn)化率相同，故X₃=X₂；甲、乙兩個(gè)容器容積相同，甲中相應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量為乙中2倍，壓強(qiáng)比乙中高，相對(duì)乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，但小于乙中的2倍，放出熱量39.4kJ，參加反應(yīng)的二氧化硫?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzhx/web/STSource/20131101173432311389296/SYS201311011734323113892029_DA/2.png">×0.2mol=0.4mol，故二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%，故X₁＜2X₃=2X₂＜100%，故b錯(cuò)誤；
c、甲與丁相比，二者為等效平衡，平衡時(shí)二氧化硫的物質(zhì)的量相同，故甲中反應(yīng)生成的二氧化硫比丁中多，二氧化硫轉(zhuǎn)化率甲中較大，故Q₁＞Q₄ 且 X₁＞X₄，故c正確；
d、甲與丁為等效平衡，平衡時(shí)三氧化硫的質(zhì)量相同，故m_甲=m_丁；甲、乙兩個(gè)容器容積相同，甲中相應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量為乙中2倍，壓強(qiáng)比乙中高，相對(duì)乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，平衡時(shí)甲容器內(nèi)三氧化硫的物質(zhì)的量大于乙容器內(nèi)三氧化硫的二倍，所以m_甲＞2m_乙，故m_甲=m_丁＞2m_乙，故d正確；
e、甲與丁為等效平衡，平衡時(shí)對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量物質(zhì)的量相同，總的物質(zhì)的量相同，壓強(qiáng)相同，故p_甲=p_丁；甲、乙兩個(gè)容器容積相同，甲中相應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量為乙中2倍，壓強(qiáng)比乙中高，相對(duì)乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，平衡時(shí)甲容器內(nèi)總的物質(zhì)的量小于乙容器內(nèi)總的物質(zhì)的量的二倍，即p_甲＜2p_乙，故p_甲=p_丁＜2p_乙，故e錯(cuò)誤；
f、甲、乙、丙中起始c（SO₂）與c（O₂）之比為2：1，反應(yīng)按2：1進(jìn)行，任何時(shí)刻c（SO₂）與c（O₂）之比為2：1，故c（SO₂）與c（O₂）之比k：k_甲=k_丙=k_乙，故f錯(cuò)誤；
h、若乙的體積為2L，壓強(qiáng)減小，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率降低，則到達(dá)平衡時(shí)放出的熱量小于39.4kJ，故h正確．
故選：acdh；
（2）某時(shí)刻甲容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡，保持恒溫恒容；
①向容器內(nèi)加入一定量的SO₂氣體，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率減小，氧氣的轉(zhuǎn)化率增大，平衡時(shí)濃度小，
故答案為：減�。粶p��；
②向容器中加入一定量的SO₃（g），平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率減小，故答案為：減��；
（3）放出熱量39.4kJ，參加反應(yīng)的二氧化硫?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzhx/web/STSource/20131101173432311389296/SYS201311011734323113892029_DA/4.png">×0.2mol=0.4mol，
根據(jù)三段式計(jì)算各物質(zhì)的濃度變化量、平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度
                        2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開(kāi)始（mol/L）：1         0.5      0
開(kāi)始（mol/L）：0.4       0.2      0.4
開(kāi)始（mol/L）：0.6       0.3      0.4
所以平衡時(shí)二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為×100%=46%，
平衡常數(shù)k==1.5L?mol^-1，
故答案為：46；1.5L?mol^-1；
（4）①由圖可知，t ₂時(shí)正、逆反應(yīng)速率都增大，且平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，該反應(yīng)正反應(yīng)是體積減小的放熱反應(yīng)，故應(yīng)為升高溫度，
故答案為：升高溫度；
②若t₅時(shí)降低壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，t₅瞬間正、逆反應(yīng)速率，正反應(yīng)速率降低更多，故t₅時(shí)降低壓強(qiáng)，t-v圖象為
，
故答案為：；
③、t₂-t₃段，為升高濃度，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)降低，即K₁＞K₂；
t₄-t₅段，平衡不移動(dòng)，反應(yīng)速率增大，為使用催化劑，平衡常數(shù)不變，即K₂=K₃，
t₅-t₆段，降低壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)不變，即K₃=K₄，
所以K₁＞K₂=K₃=K₄，
故答案為：K₁＞K₂=K₃=K₄．
點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡移動(dòng)、化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)等，題量很大，難度很大，需要學(xué)生具有良好的心理素質(zhì)與知識(shí)的基礎(chǔ)，是對(duì)學(xué)生知識(shí)的綜合考查．