Question

2．一定溫度下，將0.4mol SO₂和0.2mol O₂放入固定容積為2L的密閉容器中，發(fā)生反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol，反應中SO₃的物質(zhì)的量濃度的變化情況如圖：
（1）達到平衡時該反應放出的能量為19.66kJ．
（2）該條件下，反應的化學平衡常數(shù)K=20
（3）下列有關(guān)說法正確的是bce
a．容器中SO₃的百分含量保持不變和混合氣體的密度保持不變都可以說明反應達到平衡
b．使用催化劑不能提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，但可以提高單位時間內(nèi)SO₃的產(chǎn)量
c．若恒溫恒壓，向容器中充入Ar，SO₂的轉(zhuǎn)化率減小
d．向原平衡體系中再充入一定量的O₂，平衡正向移動，則SO₃的體積分數(shù)一定增大
e．向容器再充入0.4mol SO₂和0.2mol O₂，則達到平衡時c（SO₃）＞0.2mol/L
（4）下列關(guān)于2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）反應的圖象中，可能正確的是ABD．

（5）反應達到平衡后，第5分鐘末，保持其它條件不變，若改變反應溫度，則SO₃的物質(zhì)的量濃度不可能為ac．
a．0.20mol/L    b．0.12mol/L  c．0.10mol/L      d．0.08mol/L
（6）在第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，若在第8分鐘末達到新的平衡（此時SO₃的濃度約為0.25mol/L），請在上圖中用虛線畫出第5分鐘末之后的SO₃濃度的變化曲線．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，平衡時生成SO₃的物質(zhì)的量為2L×0.1mol/L=0.2mol，結(jié)合熱化學方程式計算放出的熱量；
（2）根據(jù)平衡時SO₃的物質(zhì)的量濃度計算二氧化硫、氧氣平衡濃度，代入K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$計算；
（3）a．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，容器內(nèi)混合氣體密度始終不變；
b．使用催化劑不影響平衡移動，不能提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，可以加快反應速率；
c．若恒溫恒壓，向容器中充入Ar，體積增大，各組分濃度減小，等效為減小壓強，平衡逆向移動；
d．向原平衡體系中再充入一定量的O₂，平衡正向移動，則SO₃的體積分數(shù)不一定增大；
e．向容器再充入0.4mol SO₂和0.2mol O₂，原平衡相當于增大壓強，平衡正向移動，轉(zhuǎn)化率增大；
（4）A．交叉點處于平衡狀態(tài)，升高溫度，反應速率加快，正反應為放熱反應，平衡逆向移動；
B．最高點處于平衡狀態(tài)，最高點之前未到達平衡，隨溫度升高轉(zhuǎn)化率增大，最高點之后，升高溫度平衡逆向移動；
C．升高溫度，反應速率加快，正反應為放熱反應，平衡逆向移動，三氧化硫含量降低；
D．增大壓強，反應速率加快，正反應為氣體體積減小的反應，平衡正向移動，三氧化硫含量增大；
（5）改變溫度平衡一定移動，平衡時濃度一定不是0.1mol/L，平衡正向移動時三氧化硫濃度達極大值，平衡逆向移動三氧化硫濃度達極小值；
（6）在第5分鐘末將容器的體積縮小一半，瞬間SO₃的濃度變?yōu)?.2mol/L，壓強增大平衡正向進行，三氧化硫濃度減小到第8分鐘末達到新的平衡（此時SO₃的濃度約為0.25mol/L）．

解答 解：（1）由圖可知，平衡時生成SO₃的物質(zhì)的量為2L×0.1mol/L=0.2mol，放出的熱量為$\frac{0.2mol}{2mol}$×196.6kJ=19.66kJ，故答案為：19.66kJ；
（2）平衡時SO₃的物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L，則：
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始濃度（mol/L）：0.2     0.1      0
變化濃度（mol/L）：0.1     0.05     0.1
平衡濃度（mol/L）：0.1     0.05     0.1
故平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{0．{1}^{2}}{0．{1}^{2}×0.05}$=20，故答案為：20；
（3）a．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，容器內(nèi)混合氣體密度始終不變，密度不變不能說明到達平衡，故a錯誤；
b．使用催化劑不影響平衡移動，不能提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，可以加快反應速率，可以提高單位時間內(nèi)SO₃的產(chǎn)量，故b正確；
c．若恒溫恒壓，向容器中充入Ar，體積增大，各組分濃度減小，等效為減小壓強，平衡逆向移動，SO₂的轉(zhuǎn)化率減小，故c正確；
d．向原平衡體系中再充入一定量的O₂，平衡正向移動，則SO₃的體積分數(shù)不一定增大，故d錯誤；
e．向容器再充入0.4mol SO₂和0.2mol O₂，原平衡相當于增大壓強，平衡正向移動，轉(zhuǎn)化率增大，則達到平衡時c（SO₃）＞0.2mol/L，故e正確，
故選：bce；
（4）A．交叉點處于平衡狀態(tài)，升高溫度，反應速率加快，正反應為放熱反應，逆反應速率增大更多，平衡逆向移動，圖象符合實際，故A正確；
B．最高點處于平衡狀態(tài)，最高點之前未到達平衡，隨溫度升高轉(zhuǎn)化率增大，最高點之后，升高溫度平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率減小，圖象符合數(shù)據(jù)，故B正確；
C．升高溫度，反應速率加快，正反應為放熱反應，平衡逆向移動，三氧化硫含量降低，圖象不符合實際，故C錯誤；
D．增大壓強，反應速率加快，正反應為氣體體積減小的反應，平衡正向移動，三氧化硫含量增大，圖象符合實際，故D正確，
故選：ABD；
（5）改變溫度平衡一定移動，平衡時濃度一定不是0.1mol/L，若升高溫度，平衡逆向進行，則SO₃的物質(zhì)的量濃度小于0.1mol/L，且大于0，若溫度降低，平衡正向進行，但反應是可逆反應，不能進行徹底，則SO₃的物質(zhì)的量濃度大于0.1mol/L，但小于0.2mol/L，所以不可能為ac，
故選：ac；
（6）在第5分鐘末將容器的體積縮小一半，瞬間SO₃的濃度變?yōu)?.2mol/L，壓強增大平衡正向進行，三氧化硫濃度減小到第8分鐘末達到新的平衡（此時SO₃的濃度約為0.25mol/L），第5分鐘末之后的SO₃濃度的變化曲線為：，
故答案為：．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、平衡常數(shù)、化學平衡圖象等，側(cè)重考查學生分析能力，難度中等．