Question

20．將一定量的SO₂和含1molO₂的空氣（不考慮其他酸性氣體）充入2L的恒容密閉容器中，某溫度時(shí)，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂ （g） $?_{△}^{催化劑}$2SO₃ （g）△H＜0．反應(yīng)達(dá)到平衡后，將容器中的混合氣體通過(guò)過(guò)量NaOH溶液，氣體減少了1.8mol．再將剩余氣體通過(guò)某溶液吸收O₂，氣體又減少了0.2mol．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是bc（填字母）．
a．容器中混合氣體的密度保持不變    b．SO₂體積分?jǐn)?shù)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）欲提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是bd（填字母）．
a．向容器中再充人N₂    b．向容器中再充入O₂
c．改變反應(yīng)的催化劑    d．降低溫度
（3）升高溫度，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小（填“增大”“減小”或“不變”，下同），化學(xué)反應(yīng)速率增大．
（4）該溫度下，反應(yīng)2SO₂ （g）+O₂ （g）?2SO₃（g）的平衡常數(shù)K=640．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（2）該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，欲提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，則改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（3）k=$\frac{{C}^{2}（S{O}_{3}）}{{C}^{2}（S{O}_{2}）C（{O}_{2}）}$，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故K減�。簧�高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快；
（4）據(jù)k=$\frac{{C}^{2}（S{O}_{3}）}{{C}^{2}（S{O}_{2}）C（{O}_{2}）}$進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）a．根據(jù)質(zhì)量守恒定律，而且反應(yīng)前后容器體積不變，故混合氣體的密度保持不變，不能說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；
b．可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，SO₂體積分?jǐn)?shù)保持不變，即SO₂的濃度保持不變，說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故b正確；
c．隨反應(yīng)進(jìn)行氣體的物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，當(dāng)容器中氣體的壓強(qiáng)不變，說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故c正確；
d．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率都表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終二者都按1：1進(jìn)行，不能說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；
故答案為：bc；
（2）a．向裝置中再充入N₂，反應(yīng)物和生成物的濃度不變，平衡不移動(dòng)，所以不能提高轉(zhuǎn)化率，故a錯(cuò)誤；
b．向裝置中再充入O₂，氧氣濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高了二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故b正確；
c．改變反應(yīng)的催化劑只改變反應(yīng)速率，不改變平衡，所以不能提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故c錯(cuò)誤；
d．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，增加了二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故d正確；
故答案為：bd；
（3）k=$\frac{{C}^{2}（S{O}_{3}）}{{C}^{2}（S{O}_{2}）C（{O}_{2}）}$，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故K減小；升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快；
故答案為：減��；增大；
（4）收O₂，氣體又減少了0.2mol，故平衡時(shí)氧氣的濃度為$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L，故氧氣變化了 0.4mol/L，則二氧化硫，三氧化硫濃度變化為 0.8mol/L 
和0.8mol/L，故平衡時(shí)SO₃濃度為 0.8mol/L，將容器中的混合氣體通過(guò)過(guò)量NaOH溶液，氣體減少了1.8mol，即0.9mol/L，故平衡時(shí)SO₂濃度為 0.1mol/L，
                 2SO₂ （g）+O₂ （g）?2SO₃（g）
開始（c） 0.9             0.5          0
變化           0.8               0.4           0.8
平衡          0.1                  0.1            0.8，k=$\frac{{C}^{2}（S{O}_{3}）}{{C}^{2}（S{O}_{2}）C（{O}_{2}）}$=$\frac{0．{8}^{2}}{0．{1}^{2}×0.1}$=640，
故答案為：640．

點(diǎn)評(píng) 本題考查平衡狀態(tài)的判斷、影響化學(xué)平衡的因素等知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于反應(yīng)前后氣體的計(jì)量數(shù)之和不相等的可逆反應(yīng)來(lái)說(shuō)，可從濃度、溫度、壓強(qiáng)、體積分?jǐn)?shù)等角度判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)．