Question

如圖所示，保持反應(yīng)過(guò)程中溫度不變，在一個(gè)容積為4L的密閉容器中，左室加入X molSO₃，右室加入2 molSO₂和1molO₂，中間是個(gè)可移動(dòng)的隔板，在少量催化劑存在下分別發(fā)生反應(yīng)：
左室：2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g）
右室：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-197kJ/mol
下列說(shuō)法中正確的是（　�。�

• A．左右兩室SO₂和O₂物質(zhì)的量之比相等時(shí)，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
• B．當(dāng)X=0.5時(shí)，平衡后右室SO₂的體積分?jǐn)?shù)為a；X=1時(shí)，平衡后右室SO₂的體積分?jǐn)?shù)為b；則a＞b
• C．若平衡時(shí)隔板在中央，右室反應(yīng)熱為△H₁，左室的反應(yīng)熱為△H₂；則△H₁+△H₂=0
• D．若將隔板固定在中央，且X=1，達(dá)平衡時(shí)右室的壓強(qiáng)是起始時(shí)的

  5

  6

  倍，則左室反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)SO₂的平衡濃度為0.1mol/L

Answer 1

分析：A、可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率等于之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡混合物中各組成成分的含量、濃度、物質(zhì)的量不變，由此衍生出一些量不變，據(jù)此解答；
B、平衡時(shí)，左右兩部分壓強(qiáng)始終相等，增加X(jué)的量，假定右室體積不變，左室壓強(qiáng)增大，增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng)，即右室向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
C、隔板在中央，平衡時(shí)，左右兩部分體積相等，且在恒溫下，所以左右兩室反應(yīng)混合物的總物質(zhì)的量相等，為完全等效平衡x=2，無(wú)法判斷平衡時(shí)，各組分的量，無(wú)法判斷反應(yīng)熱關(guān)系，由此解答；
D、達(dá)平衡時(shí)右室的壓強(qiáng)是起始時(shí)的5/6倍，根據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比可知，平衡時(shí)右室的混合氣體總的物質(zhì)的量2.5mol，根據(jù)三段式求出平衡時(shí)各組分的濃度，計(jì)算出右室反應(yīng)的平衡常數(shù)，左右室反應(yīng)的平衡常數(shù)之積為1，再計(jì)算出左室反應(yīng)的平衡常數(shù)，若SO₂的為0.1mol/L，計(jì)算出此時(shí)反應(yīng)混合物各組分的濃度，計(jì)算濃度商，若等于平衡常數(shù)，則正確．

解答：解：A、右室加入2 molSO₂和1molO₂，反應(yīng)按2：1進(jìn)行，任何時(shí)刻都為2：1；左室反應(yīng)開(kāi)始，SO₂和O₂按反應(yīng)按2：1進(jìn)行，所以左右兩室，自反應(yīng)開(kāi)始后至結(jié)束，任何時(shí)刻SO₂和O₂都為2：1，故不能說(shuō)明到達(dá)平衡，故A錯(cuò)誤；
B、平衡時(shí)，左右兩部分壓強(qiáng)始終相等，增加X(jué)的量，假定右室體積不變，則左室壓強(qiáng)增大，所以右室壓強(qiáng)增大，增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng)，即右室向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以SO₂的體積分?jǐn)?shù)減小，即a＞b，故B正確；
C、對(duì)于左室，令參加反應(yīng)的2SO₃為amol，則
            2SO₃（g） 

催化劑

    2SO₂（g）+O₂（g）
開(kāi)始（mol）：2                 0        0
變化（mol）：a                  a     0.5a
某時(shí)（mol）：2-a                a     0.5a
對(duì)于右室，令參加反應(yīng)的SO₂的物質(zhì)的量為bmol，則             
            2SO₂（g）+O₂（g）  

催化劑

   2SO₃（g）
開(kāi)始（mol）：2         1                 0
變化（mol）：b         0.5b              b
平衡（mol）：2-b       1-0.5b            b
所以2-a+a+0.5a=2-b+1-0.5b+b，即a+b=2
右室反應(yīng)熱為△H₁=-197kJ/mol×0.5bmol，
左室的反應(yīng)熱為△H₂=197kJ/mol×0.5amol，
所以△H₁+△H₂=197（0.5a-0.5b）kJ，無(wú)法判斷平衡時(shí)參加反應(yīng)的a、b的值，故無(wú)法判斷，故C錯(cuò)誤；
D、體積固定，根據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比可知，平衡時(shí)右室的混合氣體總的物質(zhì)的量為3mol×

5

6

=2.5mol．
對(duì)于右室，令參加反應(yīng)的SO₂的物質(zhì)的量為nmol，則             
            2SO₂（g）+O₂（g）  

催化劑

   2SO₃（g）
開(kāi)始（mol）：2         1                 0
變化（mol）：n         0.5n              n
平衡（mol）：2-n        1-0.5n            n
所以（2-n+1-0.5n+n）=3×

5

6

，解得n=1
所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)為k=

( 1mol 2L )2

( (2-1)mol 2L )2 (1-0.5×1)mol 2L

=4mol-¹?L．
所以左室的平衡常數(shù)為k′=

1

k

=

1

4mol-1?L

=

1

4

mol/L．
對(duì)于左室，則
                2SO₃（g） 

催化劑

    2SO₂（g）+O₂（g）
開(kāi)始（mol/L）：0.5                  0        0
變化（mol/L）：0.1                  0.1     0.05
某時(shí)（mol/L）：0.4                  0.1     0.05
所以濃度商為

0.12×0.05

0.42

=

1

320

，小于

1

4

，不處于平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
故選B．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡移動(dòng)、計(jì)算、判斷、反應(yīng)熱等，本題難度較大，注意等效平衡、平衡常數(shù)的理解和應(yīng)用．