Question

如圖所示，在一定溫度下，在一個容積為4L的密閉容器中，左室加入xmol SO₃，右室加入2molSO₂和1molO₂，中間為可移動隔板K，在少量催化劑存在的條件下分別發(fā)生反應(yīng)：

SO3 xmol

SO2 2mol O21mol

左室：2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g），右室：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H=-197kJ/mol
回答下列問題：
（1）能說明反應(yīng)達到平衡的是

 

；
A、隔板不再移動                      B、左右兩室SO₂和O₂物質(zhì)的量之比相等
C、左右兩邊SO₂的物質(zhì)的量相等          D、左右兩邊SO₃的體積分數(shù)相等
（2）當(dāng)x=0.5時，平衡后右室SO₂的體積分數(shù)為a；x=1時，平衡后右室SO₂的體積分數(shù)為b，則a和b的關(guān)系是

 

；
A、a＞b        B、a=b        C、a＜b       D、無法確定
（3）若平衡時隔板在中央，則x=

 

，左室吸收的熱量為Q₁kJ，右室放出的熱量為Q₂kJ，則Q₁、Q₂間滿足的關(guān)系是

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：中間為可移動隔板K，左右室中的兩個反應(yīng)為恒壓條件下的反應(yīng)，由于左室中xmol三氧化硫完全轉(zhuǎn)化成二氧化硫和氧氣，滿足n（SO₂）：n（O₂）=2：1，則左右兩室互為等效平衡，
（1）達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度不再變化，據(jù)此對各選項進行判斷；
（2）x值越大，達到平衡時氣體的總物質(zhì)的量越大，再根據(jù)增大壓強后2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的移動方向判斷a、b的大��；
（3）由于左右兩室互為等效平衡，若平衡時隔板在中央，則達到平衡時兩室的總物質(zhì)的量相等，左右兩室為完全等效平衡，加入的三氧化硫的物質(zhì)的量與2mol二氧化硫、1mol氧氣完全等效；由于左右兩室完全等效，且為從兩個相反方向進行的可逆反應(yīng)，則一定滿足：Q₁+Q₂=197．

解答： 解：由于隔板能夠移動，左右兩室是在恒溫恒壓條件下的反應(yīng)，由于xmol三氧化硫完全轉(zhuǎn)化成二氧化硫和氧氣，滿足n（SO₂）：n（O₂）=2：1，則兩個平衡互為等效平衡，
（1）A、隔板不再移動，說明左右兩室都達到了平衡狀態(tài)，各組分的百分含量不再變化，故A正確；                      
B、左右兩室SO₂和O₂物質(zhì)的量之比相等，反應(yīng)過程中二氧化硫和氧氣的物質(zhì)的量之比始終為2：1，無法根據(jù)左右兩室SO₂和O₂物質(zhì)的量之比相等判斷平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C、左右兩邊SO₂的物質(zhì)的量相等，無法證明各物質(zhì)的物質(zhì)的量不再變化，無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；        
D、左右兩邊SO₃的體積分數(shù)相等，其它各組分的百分含量也相等，說明正逆反應(yīng)速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：AD；
（2）x增大，達到平衡時左右兩室的壓強都增大，增大壓強后，反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）向著正向移動，導(dǎo)致二氧化硫的物質(zhì)的量減小，體積分數(shù)減小，所以當(dāng)x=0.5時右室SO₂的體積分數(shù)為a大于x=1時，平衡后右室SO₂的體積分數(shù)的b，
故答案為：A；
（3）若平衡時隔板在中間，則平衡時，左右兩室等壓，即平衡狀態(tài)下兩側(cè)的體系完全一樣，即為完全等效平衡，初始加入的物質(zhì)的量應(yīng)該滿足n（SO₂）=2mol、n（O₂）=1mol，按照反應(yīng)計量數(shù)，則相當(dāng)于2mol三氧化硫，則x=2；
起始時，左側(cè)的三氧化硫為2mol，左室內(nèi)的反應(yīng)是從產(chǎn)物開始轉(zhuǎn)化成終止狀態(tài)，右室內(nèi)的反應(yīng)是從反應(yīng)物開始轉(zhuǎn)化成終止狀態(tài)，則兩者反應(yīng)過程中一定滿足：Q₁+Q₂=197，
故答案為：2；Q₁+Q₂=197．

點評：本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、等效平衡知識的應(yīng)用等知識，題目難度中等，注意掌握常見等效平衡的判斷方法，明確化學(xué)平衡狀態(tài)的特征及判斷方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力．