Question

4．接觸法制硫酸工藝中，其主反應在450℃并有催化劑存在下進行：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）．將0.050mol的SO₂（g）和0.030mol的O₂（g）注入體積為2.0L的密閉反應器，并置于某溫度為450℃下的恒溫環(huán)境中，達到化學平衡后，測的反應器中有0.04mol SO₃（g），求
（1））用“始轉末”三段式該溫度下反應的平衡常數(shù)及平衡時SO₂的平衡轉化率．
（2）該反應到達平衡的標志bd（填字母）
a．V（O₂）_正=2V（SO₃）_逆
b．容器中O₂的質量不隨時間而變化
c．容器中氣體的密度不隨時間而變化 
d．容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化．

Answer 1

分析 （1）達到化學平衡后，測的反應器中有0.04mol SO₃（g），則
                    2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
始（mol•L^-1）   0.025     0.015        0
轉（mol•L^-1）   0.02      0.01         0.02
平衡（mol•L^-1）   0.005      0.005       0.02
結合K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比、轉化率=$\frac{轉化的量}{開始的量}$×100%計算；
（2）結合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定平衡狀態(tài)．

解答 解：（1）達到化學平衡后，測的反應器中有0.04mol SO₃（g），則
                    2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
始（mol•L^-1）   0.025     0.015           0
轉（mol•L^-1）   0.02      0.01              0.02
平衡（mol•L^-1） 0.005      0.005        0.02
K=$\frac{（0.02）^{2}}{（0.005）^{2}×0.005}$=3200 L/mol，
SO₂的平衡轉化率為$\frac{0.02}{0.025}$×100%=80%，
答：反應的平衡常數(shù)為3200 L/mol，平衡時SO₂的平衡轉化率為80%；
（2）a．V（O₂）_正=2V（SO₃）_逆，則$\frac{V（{O}_{2}）正}{V（S{O}_{3}）逆}$=$\frac{2}{1}$，不等于化學計量數(shù)之比，則不是平衡狀態(tài)，故a不選；
b．容器中O₂的質量不隨時間而變化，符合平衡特征“定”，為平衡狀態(tài)，故b選；
c．氣體的質量、體積均不變，容器中氣體的密度始終不隨時間而變化，不能判定平衡狀態(tài)，故c不選； 
d．該反應為氣體物質的量前后不等的反應，容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化，符合平衡特征“定”，為平衡狀態(tài)，故d選；
故答案為：bd．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握化學平衡三段法、K及轉化率的計算、平衡判定為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，注意利用平衡濃度計算K，題目難度不大．