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，在催化劑作用下發(fā)生反應：2SO₂（g）+O₂ （g） $?_{△}^{催化劑}$2SO₃ （g）△H＜0．反應達到平衡后，將容器中的混合氣體通過過量NaOH溶液，氣體減少了1.8mol．再將剩余氣體通過某溶液吸收O₂，氣體又減少了0.2mol．請回答下列問題：
（1）判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志是bc（填字母）．
a．容器中混合氣體的密度保持不變    b．SO₂體積分數(shù)保持不變
c．容器中氣體的壓強不變            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．改變反應的催化劑    d．降低溫度
（3）升高溫度，上述反應的平衡常數(shù)K減�。ㄌ睢霸龃蟆薄皽p小”或“不變”，下同），化學反應速率增大．
（4）該溫度下，反應2SO₂ （g）+O₂ （g）?2SO₃（g）的平衡常數(shù)K=640．

Answer 1

分析 （1）當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，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，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；
（2）該反應是一個反應前后氣體體積減小的放熱反應，欲提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，則改變條件使平衡向正反應方向移動；
（3）k=$\frac{{C}^{2}（S{O}_{3}）}{{C}^{2}（S{O}_{2}）C（{O}_{2}）}$，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，故K減�。簧�高溫度，化學反應速率加快；
（4）據(jù)k=$\frac{{C}^{2}（S{O}_{3}）}{{C}^{2}（S{O}_{2}）C（{O}_{2}）}$進行計算．

解答 解：（1）a．根據(jù)質(zhì)量守恒定律，而且反應前后容器體積不變，故混合氣體的密度保持不變，不能說明到達平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．可逆反應達到平衡狀態(tài)時，SO₂體積分數(shù)保持不變，即SO₂的濃度保持不變，說明到達平衡狀態(tài)，故b正確；
c．隨反應進行氣體的物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下，容器內(nèi)氣體壓強減小，當容器中氣體的壓強不變，說明到達平衡狀態(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速率，反應始終二者都按1：1進行，不能說明到達平衡狀態(tài)，故d錯誤；
故答案為：bc；
（2）a．向裝置中再充入N₂，反應物和生成物的濃度不變，平衡不移動，所以不能提高轉(zhuǎn)化率，故a錯誤；
b．向裝置中再充入O₂，氧氣濃度增大，平衡向正反應方向移動，提高了二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故b正確；
c．改變反應的催化劑只改變反應速率，不改變平衡，所以不能提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故c錯誤；
d．升高溫度，平衡向逆反應方向移動，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，平衡向逆反應方向移動，故K減��；升高溫度，化學反應速率加快；
故答案為：減�。辉龃�；
（4）收O₂，氣體又減少了0.2mol，故平衡時氧氣的濃度為$\frac{0.2mol}{2L}$=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SO₃濃度為 0.8mol/L，將容器中的混合氣體通過過量NaOH溶液，氣體減少了1.8mol，即0.9mol/L，故平衡時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．

點評 本題考查平衡狀態(tài)的判斷、影響化學平衡的因素等知識點，對于反應前后氣體的計量數(shù)之和不相等的可逆反應來說，可從濃度、溫度、壓強、體積分數(shù)等角度判斷是否達到平衡狀態(tài)．