Question

2．300℃下，將2mol SO₂1mol O₂混合于2L的恒容密閉容器中，發(fā)生反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H，2分鐘末達到平衡，測得SO₂的轉化率為60%，請根據(jù)化學反應的有關原理回答下列問題：
（1）能證明反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是④⑤
①c（SO₂）：c（O₂）：c（SO₃）=2：1：2
②單位時間內(nèi)生成nmol SO₃的同時消耗nmol SO₂
③反應速率2v（SO₃）=v（O₂）
④溫度和體積一定時，容器內(nèi)壓強不再變化
⑤溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化
（2）如圖表示該反應的速率（v）隨時間（t）的變化的關系：據(jù)圖分析：你認為t₃時改變的外界條件可能是加催化劑；t₆時保持體積不變向體系中充入少量He氣，平衡不移動．（填“向左”“向右”或“不”）．SO₂%含量最高的區(qū)間是t₅～t₆（t₀～t₁，t₂～t₃，t₃～t₄，t₅～t₆），
（3）300℃時，該反應的平衡常數(shù)為11.25，若升高溫度該反應的平衡常數(shù)減小，則△H小于0（填“大于”小于“或“不確定”）
（4）如果在相同條件下，上述反應從逆反應方向進行，開始時加入SO₂0.6mol加入SO₃1.4mol，若使平衡時各物質的量濃度與原來平衡相同，則還應加入O₂0.3mol．

Answer 1

分析 （1）當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不再改變，由此衍生的一些物理量也不變，以此進行判斷；
（2）如圖表示該反應的速率（v）隨時間（t）的變化的關系：據(jù)圖分析：t₁時正逆反應速率增大，而反應是放熱反應，所以t₁時是升高溫度，t₃時正逆反應速率同等程度增大，而反應前后兩邊的計量數(shù)不等，所以t₃時使用催化劑t₄改變的條件是減小壓強；t₆時保持體積不變向體系中充入少量He氣，各組分的濃度不變，平衡不移動，SO₃%含量最高的區(qū)間是t₀～t₁；
（3）根據(jù)三行式求平衡時各物質的濃度，然后代入平衡常數(shù)表達式計算；若升高溫度該反應的平衡常數(shù)減小，說明正反應是放熱反應；
（4）該反應前后氣體的物質的量不變，恒溫恒容下，按化學計量數(shù)轉化到左邊，得2mol SO₂1mol O₂才與原來平衡相同，由此分析解答．

解答 解：（1）①平衡時c（SO₂）：c（O₂）：c（SO₃）可能是2：1：2，也可能不是，與起始投料量和轉化率有關，故錯誤；
②單位時間內(nèi)生成nmol SO₃的同時消耗nmol SO₂，都體現(xiàn)正反應方向，未體現(xiàn)正與逆的關系，故錯誤；
③反應速率2v（SO₃）=v（O₂），未體現(xiàn)正與逆的關系，故錯誤；
④溫度和體積一定時，容器內(nèi)壓強不再變化，說明氣體的物質的量不變，反應達平衡狀態(tài)，故正確；
⑤溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化，說明氣體的平均相對分子量不變，反應達平衡狀態(tài)，故正確；
故選：④⑤；
（2）如圖1表示該反應的速率（v）隨時間（t）的變化的關系：據(jù)圖分析：t₁時正逆反應速率增大，但增大程度不同，逆反應速率增大的大，反應是放熱反應，所以t₁時改變的條件是升溫，t₃時正逆反應速率同等程度增大，而反應前后兩邊的計量數(shù)不等，所以t₃時使用催化劑t₄改變的條件是減小壓強，t₆時保持體積不變向體系中充入少量He氣，各組分的濃度不變，平衡不移動，上述分析可知，t₃時改變的外界條件可能是加催化劑；t₆時保持體積不變向體系中充入少量He氣，平衡不移動；SO₂%含量最高的區(qū)間是t₅～t₆，
故答案為：加催化劑；不；t₅～t₆；
（3）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol/L）：1       0.5       0
變化量（mol/L）：0.6     0.3       0.6
平衡量（mol/L）：0.4     0.2       0.6 
所以K=$\frac{0．{6}^{2}}{0．{4}^{2}×0.2}$=11.25，若升高溫度該反應的平衡常數(shù)減小，說明正反應是放熱反應，所以△H＜0，
故答案為：11.25； 小于；  
（4）將SO₂0.6mol和SO₃1.4mol全部轉化為反應物，則將（1.4mol+0.6mol）=2mol SO₂和0.7mol O₂，所以還需投氧氣的量為1-0.7=0.3 mol，故答案為：0.3．

點評 本題考查化學平衡的有關計算、影響化學平衡的因素、等效平衡等，難度中等，注意等效平衡規(guī)律的掌握．