Question

19．硫及其化合物對人類的生產(chǎn)和生活有著重要的作用．
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-198kJ•mol^-1是制備硫酸的重要反應(yīng)．
（1）在容積為V L的密閉容器中起始充入2mol SO₂和1mol O₂，反應(yīng)在不同條件下進(jìn)行，反應(yīng)體系總壓強隨時間的變化如下圖所示．與實驗a相比，實驗b改變的條件是升高溫度，判斷的依據(jù)實驗b與a相比，反應(yīng)速率快，平衡向逆反應(yīng)方向移動．
（2）二氧化硫在一定條件下還可以發(fā)生如下反應(yīng)：
SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-42kJ•mol^-1．
在1L恒容密閉容器中充入SO₂（g）和NO₂（g），所得實驗數(shù)據(jù)如下：

實驗編號	溫度	起始時物質(zhì)的量/mol		平衡時物質(zhì)的量/mol
		N（SO2）	N（NO2）	N（NO）
甲	T1	0.80	0.20	0.18
乙	T2	0.20	0.80	0.16
丙	T3	0.20	0.30	a

①實驗甲中，若2min時測得放出的熱量是4.2kJ，則0～2min時間內(nèi)，用SO₂（g）表示的平均反應(yīng)速率v（SO₂）=0.05mol/（L．min），該溫度下的平衡常數(shù)2.613．
②實驗丙中，達(dá)到平衡時，NO₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{10a}{3}$×100%．
③由表中數(shù)據(jù)可推知，T_l＜T₂（填“＞”“＜’’或“=”），判斷的理由是T₁時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁=2.613，T₂時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₂=1，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以T₁＜T₂．

Answer 1

分析 （1）實驗b到達(dá)平衡時總壓強變大，說明平衡逆向移動，而化學(xué)反應(yīng)速率變大，考慮到該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，可能是升高溫度所導(dǎo)致的；
（2）①根據(jù)放出的熱量計算消耗二氧化硫物質(zhì)的量，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（SO₂）；
平衡時NO為0.18mol，則：
            SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol）：0.8    0.2      0       0
變化量（mol）：0.18   0.18     0.18    0.18
2平衡量（mol）：0.62 0.02      0.18    0.18
再根據(jù)K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（S{O}_{2}）×c（N{O}_{2}）}$計算平衡常數(shù)；
②平衡時NO為a mol，表示出參加反應(yīng)二氧化氮的物質(zhì)的量，進(jìn)而計算二氧化氮的轉(zhuǎn)化率；
③再計算乙實驗平衡常數(shù)，結(jié)合甲中平衡常數(shù)判斷溫度高低．

解答 解：（1）恒實驗b到達(dá)平衡時總壓強變大，說明平衡逆向移動，而化學(xué)反應(yīng)速率變大，考慮到該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，可能是升高溫度所導(dǎo)致，
故答案為：升高溫度；實驗b與a相比，反應(yīng)速率快，平衡向逆反應(yīng)方向移動；
（2）①實驗甲中，若2min時測得放出的熱量是4.2kJ，則消耗二氧化硫物質(zhì)的量為$\frac{4.2kJ}{42kJ/mol}$=0.1mol，則v（SO₂）=$\frac{\frac{0.1mol}{1L}}{2min}$=0.05mol/（L．min）；
平衡時NO為0.18mol，則：
             SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol）：0.8    0.2       0        0
變化量（mol）：0.18   0.18     0.18     0.18
平衡量（mol）：0.62  0.02      0.18     0.18
T₁溫度下平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（S{O}_{2}）×c（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.18×0.18}{0.62×0.02}$=2.613，
故答案為：0.05mol/（L．min）；2.613；
②實驗丙中，平衡時NO為a mol，則參加反應(yīng)二氧化氮的物質(zhì)的量為amol，故二氧化氮的轉(zhuǎn)化率為$\frac{amol}{0.3mol}$×100%=$\frac{10a}{3}$×100%，
故答案為：$\frac{10a}{3}$×100%；
③乙實驗平衡時，NO為0.16mol，則：
             SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol）：0.2     0.8     0        0
變化量（mol）：0.16    0.16    0.16     0.16
平衡量（mol）：0.04    0.64    0.16     0.16
T₂溫度下平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（S{O}_{2}）×c（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.16×0.16}{0.04×0.64}$=1，
正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，故T₁＜T₂，
故答案為：＜；T₁時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁=2.613，T₂時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₂=1，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以T₁＜T₂．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算與影響因素、反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、化學(xué)平衡圖象等，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，注意對平衡常數(shù)的理解掌握，難度中等．