Question

2．一定溫度下，將0.4mol SO₂和0.2mol O₂放入固定容積為2L的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol，反應(yīng)中SO₃的物質(zhì)的量濃度的變化情況如圖：
（1）達(dá)到平衡時(shí)該反應(yīng)放出的能量為19.66kJ．
（2）該條件下，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=20
（3）下列有關(guān)說法正確的是bce
a．容器中SO₃的百分含量保持不變和混合氣體的密度保持不變都可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡
b．使用催化劑不能提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，但可以提高單位時(shí)間內(nèi)SO₃的產(chǎn)量
c．若恒溫恒壓，向容器中充入Ar，SO₂的轉(zhuǎn)化率減小
d．向原平衡體系中再充入一定量的O₂，平衡正向移動(dòng)，則SO₃的體積分?jǐn)?shù)一定增大
e．向容器再充入0.4mol SO₂和0.2mol O₂，則達(dá)到平衡時(shí)c（SO₃）＞0.2mol/L
（4）下列關(guān)于2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反應(yīng)的圖象中，可能正確的是ABD．

（5）反應(yīng)達(dá)到平衡后，第5分鐘末，保持其它條件不變，若改變反應(yīng)溫度，則SO₃的物質(zhì)的量濃度不可能為ac．
a．0.20mol/L    b．0.12mol/L  c．0.10mol/L      d．0.08mol/L
（6）在第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，若在第8分鐘末達(dá)到新的平衡（此時(shí)SO₃的濃度約為0.25mol/L），請(qǐng)?jiān)谏蠄D中用虛線畫出第5分鐘末之后的SO₃濃度的變化曲線．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，平衡時(shí)生成SO₃的物質(zhì)的量為2L×0.1mol/L=0.2mol，結(jié)合熱化學(xué)方程式計(jì)算放出的熱量；
（2）根據(jù)平衡時(shí)SO₃的物質(zhì)的量濃度計(jì)算二氧化硫、氧氣平衡濃度，代入K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$計(jì)算；
（3）a．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，容器內(nèi)混合氣體密度始終不變；
b．使用催化劑不影響平衡移動(dòng)，不能提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，可以加快反應(yīng)速率；
c．若恒溫恒壓，向容器中充入Ar，體積增大，各組分濃度減小，等效為減小壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)；
d．向原平衡體系中再充入一定量的O₂，平衡正向移動(dòng)，則SO₃的體積分?jǐn)?shù)不一定增大；
e．向容器再充入0.4mol SO₂和0.2mol O₂，原平衡相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大；
（4）A．交叉點(diǎn)處于平衡狀態(tài)，升高溫度，反應(yīng)速率加快，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡逆向移動(dòng)；
B．最高點(diǎn)處于平衡狀態(tài)，最高點(diǎn)之前未到達(dá)平衡，隨溫度升高轉(zhuǎn)化率增大，最高點(diǎn)之后，升高溫度平衡逆向移動(dòng)；
C．升高溫度，反應(yīng)速率加快，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡逆向移動(dòng)，三氧化硫含量降低；
D．增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，平衡正向移動(dòng)，三氧化硫含量增大；
（5）改變溫度平衡一定移動(dòng)，平衡時(shí)濃度一定不是0.1mol/L，平衡正向移動(dòng)時(shí)三氧化硫濃度達(dá)極大值，平衡逆向移動(dòng)三氧化硫濃度達(dá)極小值；
（6）在第5分鐘末將容器的體積縮小一半，瞬間SO₃的濃度變?yōu)?.2mol/L，壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行，三氧化硫濃度減小到第8分鐘末達(dá)到新的平衡（此時(shí)SO₃的濃度約為0.25mol/L）．

解答 解：（1）由圖可知，平衡時(shí)生成SO₃的物質(zhì)的量為2L×0.1mol/L=0.2mol，放出的熱量為$\frac{0.2mol}{2mol}$×196.6kJ=19.66kJ，故答案為：19.66kJ；
（2）平衡時(shí)SO₃的物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L，則：
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始濃度（mol/L）：0.2     0.1      0
變化濃度（mol/L）：0.1     0.05     0.1
平衡濃度（mol/L）：0.1     0.05     0.1
故平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{0．{1}^{2}}{0．{1}^{2}×0.05}$=20，故答案為：20；
（3）a．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，容器內(nèi)混合氣體密度始終不變，密度不變不能說明到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤；
b．使用催化劑不影響平衡移動(dòng)，不能提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，可以加快反應(yīng)速率，可以提高單位時(shí)間內(nèi)SO₃的產(chǎn)量，故b正確；
c．若恒溫恒壓，向容器中充入Ar，體積增大，各組分濃度減小，等效為減小壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，SO₂的轉(zhuǎn)化率減小，故c正確；
d．向原平衡體系中再充入一定量的O₂，平衡正向移動(dòng)，則SO₃的體積分?jǐn)?shù)不一定增大，故d錯(cuò)誤；
e．向容器再充入0.4mol SO₂和0.2mol O₂，原平衡相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，則達(dá)到平衡時(shí)c（SO₃）＞0.2mol/L，故e正確，
故選：bce；
（4）A．交叉點(diǎn)處于平衡狀態(tài)，升高溫度，反應(yīng)速率加快，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，逆反應(yīng)速率增大更多，平衡逆向移動(dòng)，圖象符合實(shí)際，故A正確；
B．最高點(diǎn)處于平衡狀態(tài)，最高點(diǎn)之前未到達(dá)平衡，隨溫度升高轉(zhuǎn)化率增大，最高點(diǎn)之后，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，圖象符合數(shù)據(jù)，故B正確；
C．升高溫度，反應(yīng)速率加快，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡逆向移動(dòng)，三氧化硫含量降低，圖象不符合實(shí)際，故C錯(cuò)誤；
D．增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，平衡正向移動(dòng)，三氧化硫含量增大，圖象符合實(shí)際，故D正確，
故選：ABD；
（5）改變溫度平衡一定移動(dòng)，平衡時(shí)濃度一定不是0.1mol/L，若升高溫度，平衡逆向進(jìn)行，則SO₃的物質(zhì)的量濃度小于0.1mol/L，且大于0，若溫度降低，平衡正向進(jìn)行，但反應(yīng)是可逆反應(yīng)，不能進(jìn)行徹底，則SO₃的物質(zhì)的量濃度大于0.1mol/L，但小于0.2mol/L，所以不可能為ac，
故選：ac；
（6）在第5分鐘末將容器的體積縮小一半，瞬間SO₃的濃度變?yōu)?.2mol/L，壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行，三氧化硫濃度減小到第8分鐘末達(dá)到新的平衡（此時(shí)SO₃的濃度約為0.25mol/L），第5分鐘末之后的SO₃濃度的變化曲線為：，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、平衡常數(shù)、化學(xué)平衡圖象等，側(cè)重考查學(xué)生分析能力，難度中等．