Question

13．硫酸是重要的化工原料，二氧化硫生成三氧化硫是硫酸工業(yè)的重要反應(yīng)之一．
（1）現(xiàn)將一定量的SO₂（g）和O₂（g）放入某固定體積的密閉容器中，在一定條件下，反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）達(dá)到平衡狀態(tài)．
①上述反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{3}）×c（{O}_{2}）}$
②能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是bc．（填字母）
a．SO₂和SO₃濃度相等      b．SO₂百分含量保持不變
c．容器中氣體的壓強(qiáng)不變  d．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等．
（2）某溫度下，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與體系總壓強(qiáng)（P）的關(guān)系如圖1所示．平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，平衡常數(shù)K（A）=K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．

（3）如圖2所示，保持溫度不變，在一定反應(yīng)條件下，將2molSO₂和1molO₂加入甲容器中，將4molSO₂和2molO₂加入乙容器中，隔板K不能移動(dòng)．此時(shí)控制活塞P，使乙的容積為甲的2倍．
①若移動(dòng)活塞P，使乙的容積和甲相等，達(dá)到新平衡時(shí)，SO₃的體積分?jǐn)?shù)甲小于乙．（填：“大于”、“小于”、或“等于”）
②若在甲容器中通入一定量的He氣，使容器內(nèi)的壓強(qiáng)增大，則$\frac{c（S{O}_{3}）}{c（S{O}_{2}）}$將不變填：“增大”、“減小”、“不變”、“無(wú)法確定”）
（4）將一定量的SO₂（g）和O₂（g）放入某固定體積的密閉容器中，在一定條件下，c（SO₃）的變化如圖3所示．若在第5分鐘將容器的體積縮小一半后，在第8分鐘達(dá)到新的平衡（此時(shí)SO₃的濃度約為0.25mol/L）．請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出此變化過程中SO₃濃度的變化曲線．

Answer 1

分析 （1）①平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可能反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，生成物濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)冪乘積與反應(yīng)物濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)冪乘積的比；
②可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達(dá)平衡；
（2）平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度相同，則平衡常數(shù)相等；
（3）甲、乙中相同物質(zhì)的濃度相同，二者為等效平衡，平衡時(shí)相同物質(zhì)的含量相同；
①若移動(dòng)活塞P，使乙的容積和甲相等，等效為在甲中平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，與原平衡相比，平衡正向移動(dòng)；
②若在甲容器中通入一定量的He氣，恒容條件下，各組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)；
（4）在第5分鐘將容器的體積縮小一半后，瞬間SO₃的濃度變?yōu)?.2mol/L，壓強(qiáng)增大平衡正向移動(dòng)，SO₃的濃度增大，在第8分鐘達(dá)到新的平衡時(shí)SO₃的濃度約為0.25mol/L．

解答 解：（1）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{3}）×c（{O}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{3}）×c（{O}_{2}）}$；
②a．SO₂和SO₃濃度與起始量和轉(zhuǎn)化率有關(guān)，SO₂和SO₃濃度相等，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；
b．SO₂百分含量保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．反應(yīng)前后壓強(qiáng)不同，容器中氣體的壓強(qiáng)不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；
d．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等，均為正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按該比例關(guān)系進(jìn)行，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；
故答案為：bc；
（2）平衡常數(shù)只受溫度影響，與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，二者溫度相同，故平衡常數(shù)K（A）=K（B），故答案為：=；
（3）甲、乙中相同物質(zhì)的濃度相同，二者為等效平衡，平衡時(shí)相同物質(zhì)的含量相同；
①若移動(dòng)活塞P，使乙的容積和甲相等，等效為在甲中平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，與原平衡相比，平衡正向移動(dòng)，SO₃的體積分?jǐn)?shù)增大，SO₃的體積分?jǐn)?shù)甲小于乙，故答案為：小于；
②甲為恒溫恒容容器，加入一定量的氦氣，各組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)，則則$\frac{c（S{O}_{3}）}{c（S{O}_{2}）}$不變，故答案為：不變；
（4）在第5分鐘將容器的體積縮小一半后，瞬間SO₃的濃度變?yōu)?.2mol/L，壓強(qiáng)增大平衡正向移動(dòng)，SO₃的濃度增大，在第8分鐘達(dá)到新的平衡時(shí)SO₃的濃度約為0.25mol/L，此變化過程中SO₃濃度的變化曲線為：，故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)、平衡狀態(tài)判斷、影響化學(xué)平衡的外界條件、平衡圖象等，題目難度中等，注意平衡常數(shù)在計(jì)算中的應(yīng)用，（3）中注意利用等效思想分析解答．