Question

3．已知2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-a kJ/mol （a＞0），在一個(gè)裝有催化劑的2L的密閉容器中加入2mol SO₂和1mol O₂，在T℃時(shí)充分反應(yīng)，10s后達(dá)平衡狀態(tài)，測(cè)得容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為起始?jí)簭?qiáng)的5/6，放出熱量為b kJ．
（1）計(jì)算：10s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v（O₂）=0.025mol•L^-1•s^-1，平衡常數(shù)K=4．
（2）比較a＞b（填“＞”“=”或“＜”，下同），
已知T₁℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=16，由此可推知，T₁＜T
（3）若在原來的容器中，只加入2mol SO₃，T℃時(shí)充分反應(yīng)達(dá)平衡后，吸收熱量為c kJ，則a、b、c之間滿足何種關(guān)系a=b+c（用代數(shù)式表示）．
（4）若相同條件下，向上述容器中分別通入x mol SO₂ （g）、y mol O₂ （g）、z mol SO₃ （g），欲使達(dá)到新平衡時(shí)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)仍為起始?jí)簭?qiáng)的$\frac{5}{6}$．
①x、y、z必須滿足的關(guān)系是x+z=2、y+$\frac{z}{2}$=1；
②欲使起始時(shí)反應(yīng)表現(xiàn)為向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則x的取值范圍是1＜x≤2．
（5）將上述容器改為恒壓容器（反應(yīng)前體積相同），起始時(shí)加入2mol SO₂和1mol O₂，T℃時(shí)充分反應(yīng)達(dá)平衡后，放出熱量為d kJ，則d＞b（填“＞”“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 10s后達(dá)平衡狀態(tài)，測(cè)得容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為起始?jí)簭?qiáng)的5/6，設(shè)轉(zhuǎn)化的O₂為x，
       2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始   2                1            0
轉(zhuǎn)化  2x              x             2x
平衡  2-2x          1-x            2x
則$\frac{3-x}{3}=\frac{5}{6}$，解得x=0.5mol，
（1）結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$、K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比計(jì)算；
（2）熱化學(xué)方程式中為完全轉(zhuǎn)化的能量變化，而該反應(yīng)為可逆反應(yīng)；K與溫度有關(guān)；
（3）只加入2mol SO₃，T℃時(shí)充分反應(yīng)達(dá)平衡后，吸收熱量為c kJ，二者平衡狀態(tài)相同，正反應(yīng)與逆反應(yīng)的能量變化之和等于反應(yīng)熱的絕對(duì)值；
（4）向上述容器中分別通入x mol SO₂ （g）、y mol O₂ （g）、z mol SO₃ （g），欲使達(dá)到新平衡時(shí)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)仍為起始?jí)簭?qiáng)的$\frac{5}{6}$，為等效平衡，極限轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物時(shí)物質(zhì)的量相同；若平衡正向移動(dòng)，x大于平衡時(shí)的物質(zhì)的量；
（5）改為恒壓容器（反應(yīng)前體積相同），起始時(shí)加入2mol SO₂和1mol O₂，發(fā)生反應(yīng)時(shí)n減小，V減小，相當(dāng)于加壓，平衡正向移動(dòng)的程度變大．

解答 解：10s后達(dá)平衡狀態(tài)，測(cè)得容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為起始?jí)簭?qiáng)的5/6，設(shè)轉(zhuǎn)化的O₂為x，
       2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始   2                1            0
轉(zhuǎn)化  2x              x             2x
平衡  2-2x          1-x            2x
則$\frac{3-x}{3}=\frac{5}{6}$，解得x=0.5mol，
（1）10s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v（O₂）=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{10s}$=0.025 mol•L^-1•s^-1，平衡常數(shù)K=$\frac{（\frac{1mol}{2L}）^{2}}{（\frac{1mol}{2L}）^{2}×（\frac{0.5mol}{2L}）}$=4，
故答案為：0.025 mol•L^-1•s^-1；4；
（2）熱化學(xué)方程式中為完全轉(zhuǎn)化的能量變化，而該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，則2mol SO₂不能完全反應(yīng)，可知a＞b；T℃時(shí)K=4，T₁℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=16，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降溫平衡正向移動(dòng)，則T₁＜T，
故答案為：＞；＜；
（3）只加入2mol SO₃，T℃時(shí)充分反應(yīng)達(dá)平衡后，吸收熱量為c kJ，二者平衡狀態(tài)相同，正反應(yīng)與逆反應(yīng)的能量變化之和等于反應(yīng)熱的絕對(duì)值，即滿足a=b+c，
故答案為：a=b+c；
（4）①向上述容器中分別通入x mol SO₂ （g）、y mol O₂ （g）、z mol SO₃ （g），欲使達(dá)到新平衡時(shí)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)仍為起始?jí)簭?qiáng)的$\frac{5}{6}$，為等效平衡，極限轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物時(shí)物質(zhì)的量相同，則x+z=2、y+$\frac{z}{2}$=1，
故答案為：x+z=2；y+$\frac{z}{2}$=1；
②欲使起始時(shí)反應(yīng)表現(xiàn)為向正反應(yīng)方向進(jìn)行，由上述分析可知平衡時(shí)SO₂為1mol，則x的取值范圍為1＜x≤2，
故答案為：1＜x≤2；
（5）改為恒壓容器（反應(yīng)前體積相同），起始時(shí)加入2mol SO₂和1mol O₂，發(fā)生反應(yīng)時(shí)n減小，V減小，相當(dāng)于加壓，平衡正向移動(dòng)的程度變大，則放出熱量為d kJ＞bkJ，故答案為：＞．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握化學(xué)平衡三段法、平衡移動(dòng)、速率及K的計(jì)算、等效平衡為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意等效平衡為解答的難點(diǎn)，題目難度中等．