Question

將2molSO₂和1molO₂混合置于容積為2L的密閉容器中，在800K時，發(fā)生如下反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，當反應從開始進行到5min時，反應達到平衡狀態(tài)，測得混合氣體總物質的量為2.1mol．請回答下列問題：
（1）800K時，該反應的平衡常數為

1620

，在0～5min時間間隔內SO₂的反應速率為

0.18mol/（L?min）

．
（2）若在5min時降低溫度，在某一時刻重新達到平衡狀態(tài)，則新平衡混合物中氣體的總物質的量

＜

2.1mol（填“＞”、“＜”或“=”），簡述你的判斷理由：

正反應是一個氣體總物質的量減小的反應，且放熱，當降低溫度時，平衡向正反應方向移動

．
（3）若相同條件下，向該容器內分別充入xmolSO₂、ymolO₂和zmolSO₃，反應達到平衡時，容器內混合氣體總物質的量仍為2.1mol．則：x、y、z必須滿足的關系是

x+z=2、y+0.5z=1

．（一個用含x、z的式子表示，一個用含y、z的式子表示）
（4）相同條件下，若在上述容器中，充入0.2mol SO₂、0.4mol O₂和4.0molSO₃三種氣體，下列對該反應狀態(tài)的描述中，正確的是

C

（填字母序號）．
A．處于平衡狀態(tài)  B．不是平衡狀態(tài)，反應正向進行 C．不是平衡狀態(tài)，反應逆向進行．

Answer 1

分析：（1）令平衡時SO₂的濃度變化量為cmol/L，根據三段式表示出平衡時各組分的濃度，再利用平衡后氣體的總物質的量計算c值，代入平衡常數表達式k=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

計算，再根據v=

△c

△t

計算v（SO₂）；
（2）正反應是一個氣體總物質的量減小的反應，且是放熱反應，當降低溫度時，平衡向正反應方向移動；
（3）若為等效平衡可以滿足，恒溫恒容下，反應前后氣體的物質的量發(fā)生變化，按化學計量數轉化為左邊，滿足n（SO₂）=2mol、n（O₂）=1mol即可；
（4）計算此時的濃度商Qc，與平衡常數比較，若Qc＞k，反應向逆反應進行，若Qc=k，反應處于平衡狀態(tài)，若Qc＜k，反應向正反應進行．

解答：解：（1）令平衡時SO₂的濃度變化量為cmol/L，則：
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始（mol/L）：1         0.5       0
變化（mol/L）：c         0.5c      c
平衡（mol/L）：1-c      0.5-0.5c    c
所以（1-c）mol/L×2L+（0.5-0.5c）mol/L×2L+cmol/L×2L=2.1mol
解得：c=0.9
故平衡時SO₂、O₂、SO₃的濃度分別為0.1mol/L、0.05mol/L、0.9mol/L，
故平衡常數k=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

=

0．92

0．12×0.05

=1620，
故v（SO₂）=

0.9mol/L

5min

=0.18 mol/（L?min），
故答案為：1620；0.18 mol/（L?min）；
（2）正反應是一個氣體總物質的量減小的反應，且是放熱反應，當降低溫度時，平衡向正反應方向移動，達新平衡時，混合氣體的總的物質的量減小，
故答案為：＜；正反應是一個氣體總物質的量減小的反應，且放熱，當降低溫度時，平衡向正反應方向移動；
（3）恒溫恒容下，反應前后氣體的物質的量發(fā)生變化，按化學計量數轉化為左邊，滿足n（SO₂）=2mol、n（O₂）=1mol即可，由方程式 2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）可知，zmolSO₃完全轉化可得SO₂為zmol，可得O₂為0.5zmol，故滿足x+z=2、y+0.5z=1，
故答案為：x+z=2、y+0.5z=1；
（4）充入0.2mol SO₂、0.4mol O₂和4.0molSO₃三種氣體，此時濃度商Qc=

( 4mol 2L )2

( 0.2mol 2L )2× 0.4mol 2L

=2000＞1620，不是平衡狀態(tài)，反應逆向進行，故選C．

點評：本題考查化學反應速率、影響化學平衡因素、等效平衡、平衡常數的有關計算等問題，難度中等，平衡常數的計算與應用，成為高考的熱點，注意平衡常數的用途：1、判斷反應進行的程度，2、判斷反應的熱效應，3、判斷反應進行的方向，4、計算轉化率等．