Question

8．硫酸是重要的化工原料，二氧化硫生成三氧化硫是硫酸工業(yè)的重要反應(yīng)之一．將0.100mol SO₂（g）和0.060mol O₂（g）放入容積為2L的密閉容器中，反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）在一定條件下5分鐘末達(dá)平衡狀態(tài)，測(cè)得c（SO₃）=0.040mol/L．
①5分鐘時(shí)O₂的反應(yīng)速率是0.004mol（L•min）^-1；
②列式并計(jì)算該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1600．
③已知：K（300℃）＞K（350℃），若反應(yīng)溫度升高，SO₂的轉(zhuǎn)化率減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．
④能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是BC．（填字母）
A．SO₂和SO₃濃度相等         
B．容器中混合氣體的平均分子量保持不變
C．容器中氣體的壓強(qiáng)不變   
D．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等
（2）某溫度下，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與體系總壓強(qiáng)（P）的關(guān)系如圖1所示．平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，平衡常數(shù)K（A）=K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．

（3）將一定量的SO₂（g）和O₂（g）放入某固定體積的密閉容器中，在一定條件下，c（SO₃）的變化如圖2所示．若在第5分鐘將容器的體積縮小一半后，在第8分鐘達(dá)到新的平衡（此時(shí)SO₃的濃度約為0.25mol/L）．請(qǐng)?jiān)趫D中畫出此變化過(guò)程中SO₃濃度的變化曲線．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$求得三氧化硫的速率，再根據(jù)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比求得氧氣的反應(yīng)速率；
②依據(jù)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算得到；
③K（300℃）＞K（350℃），說(shuō)明溫度越高平衡常數(shù)越小，依據(jù)平衡移動(dòng)原理分析，升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行；
④平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各成分含量保持不變；
（2）平衡常數(shù)隨溫度變化，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
（3）在第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行，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），依據(jù)三氧化硫濃度變化，和平衡濃度畫出變化圖象．

解答 解：（1）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$可知，三氧化硫的速率為$\frac{0.040mol/L}{5min}$=0.008mol（L•min）^-1，根據(jù)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比可知，氧氣的反應(yīng)速率為$\frac{1}{2}$×0.008mol（L•min）^-1=0.004mol（L•min）^-1，
故答案為：0.004mol（L•min）^-1；
②將0.100mol SO₂（g）和0.060mol O₂（g）放入容積為2L的密閉容器中，反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）在一定條件下達(dá)到平衡，測(cè)得c（SO₃）=0.040mol/L，2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃
起始量（mol/L） 0.05     0.03      0
變化量（mol/L）0.04     0.02      0.04
平衡量（mol/L）0.01      0.01      0.04
平衡常數(shù)K=$\frac{0.0{4}^{2}}{0.01{\\;}^{2}×0.01}$=1600，
故答案為：1600；
③K（300℃）＞K（350℃），說(shuō)明溫度越高平衡常數(shù)越小，反應(yīng)逆向進(jìn)行，即升溫平衡逆向進(jìn)行，二氧化硫轉(zhuǎn)化率減小，故答案為：減��；
④2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反應(yīng)是氣體體積變小的放熱反應(yīng)，
A．二氧化硫和三氧化硫起始量和變化量有關(guān)，SO₂和SO₃ 濃度相等，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；  
B．因?yàn)榉磻?yīng)前后總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量在變，所以容器中混合氣體的平均分子量保持不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．反應(yīng)前后壓強(qiáng)不同，容器中氣體的壓強(qiáng)不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；    
D．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等，說(shuō)明平衡正向進(jìn)行，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC；
（2）平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，在溫度不變的條件下，無(wú)論壓強(qiáng)怎樣變化，平衡常數(shù)都不變，故答案為：=；
（3）在第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行，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），依據(jù)三氧化硫濃度變化和平衡濃度畫出變化圖象為，故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)、平衡轉(zhuǎn)化率、影響化學(xué)平衡的外界條件綜合應(yīng)用及知識(shí)遷移能力等考點(diǎn)，題目難度中等，注意平衡常數(shù)在計(jì)算中的應(yīng)用，等效平衡的分析判斷．