Question

9．二氧化硫和氮的氧化物是大氣的主要污染物，防止和治理其對環(huán)境的污染是當前環(huán)保工作的重要研究內(nèi)容之一．
（1）一定條件下，發(fā)生反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），向2L密閉容器中通入2mol SO₂（g）、1mol O₂（g）和0.2mol SO₃（g），2min后反應(yīng)達到平衡時，測得SO₂的物質(zhì)的量為1mol，則該可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K=5.76；恒溫下，若往容器中再加入2mol SO₂（g），則重新達到平衡時SO₂的總轉(zhuǎn)化率＜50%（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2NO₂?2NO+O₂△H＞0，反應(yīng)過程中NO₂的濃度隨時間變化的情況如圖所示．
請回答：
①依曲線A，反應(yīng)在前3min內(nèi)氧氣的平均反應(yīng)速率為0.0117mol•L^-1•min^-1．
②若曲線A、B分別表示的是該反應(yīng)在某不同條件下的反應(yīng)情況，則此條件可能是溫度（填“濃度”、“壓強”、“溫度”或“催化劑”）．
（3）一定溫度下，在密閉容器中N₂O₅可發(fā)生下列反應(yīng)：
①2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）
②2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）
若達平衡時，c（NO₂）=0.4mol•L^-1，c（O₂）=1.3mol•L^-1，則反應(yīng)②中NO₂的轉(zhuǎn)化率為80%，N₂O₅（g）的起始濃度應(yīng)不低于1mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)化學平衡的三段式列式計算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計算；依據(jù)化學平衡的影響因素和移動原理分析判斷；
（2）①依曲線A，根據(jù)V=$\frac{△c}{△t}$計算反應(yīng)在前3min內(nèi)NO₂的平均反應(yīng)速率，再根據(jù)速率之比等于系數(shù)之比計算氧氣的平均反應(yīng)速率；
②由圖象可知B狀態(tài)反應(yīng)較快，且A、B處于不同平衡狀態(tài)，B狀態(tài)NO₂的物質(zhì)的量較少，結(jié)合溫度、壓強對平衡移動的影響判斷；
（3）設(shè)出反應(yīng)①和反應(yīng)②產(chǎn)生的氧氣的濃度分別為Xmol•L^-1，Y mol•L^-1，然后依據(jù)方程組建立關(guān)系求解，得出反應(yīng)②中NO₂的轉(zhuǎn)化率和N₂O₅（g）的起始濃度．

解答 解：（1）一定條件下，2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），向2L密閉容器中通入2mol SO₂（g）、1mol O₂（g）和0.2mol SO₃（g），2min后反應(yīng)達到平衡時，測得SO₂的物質(zhì)的量為1mol，則
                 2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol/L）   1       0.5       0.1
變化量（mol/L）  0.5     0.25       0.5
平衡量（mol/L）  0.5     0.25       0.6
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{0．{6}^{2}}{0．{5}^{2}×0.25}$=5.76，
若往容器中再加入2mol SO₂（g），平衡正向進行，由于三氧化硫濃度比起始大，則重新達到平衡時SO₂的總轉(zhuǎn)化率小于50%，
故答案為：5.76；＜；
（2）①依曲線A，前3min內(nèi)NO₂的平均反應(yīng)速率V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.20-0.13}{3}$mol/（L•min）=$\frac{0.07}{3}$mol/（L•min），又因為速率之比等于系數(shù)之比，所以氧氣的平均反應(yīng)速率為$\frac{0.07}{3}$×$\frac{1}{2}$mol/（L•min）=0.0117mol/（L•min），
故答案為：0.0117 mol•L^-1•min^-1；
②由圖象可知B狀態(tài)反應(yīng)較快，且A、B處于不同平衡狀態(tài)，肯定不是催化劑的影響，如是壓強的影響，則增大壓強，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則NO₂的物質(zhì)的量應(yīng)增大，但B狀態(tài)NO₂的物質(zhì)的量較少，應(yīng)是升高溫度的原因，該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，則NO₂的物質(zhì)的量減少，
故答案為：溫度；
（3）設(shè)出反應(yīng)①和反應(yīng)②產(chǎn)生的氧氣的濃度分別為Xmol•L^-1，Y mol•L^-1，
2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）①
    2X          4Xmol•L^-1    Xmol•L^-1
 2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）②
  2Ymol•L^-1                    Ymol•L^-1
則建立關(guān)系：X+Y=1.3；4X-2Y=0.4；解得：X=0.5；Y=0.8；反應(yīng)②中NO₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{1.6mol/L}{2mol/L}$×100%=80%，由①反應(yīng)生成的O₂的濃度為0.5 mol•L^-1，知N₂O₅的起始濃度應(yīng)大于1 mol•L^-1，N₂O₅的起始濃度應(yīng)不低于1mol•L^-1，
故答案為：80%；1．

點評 本題主要考查了化學平衡的計算及其平衡移動的判斷，涉及速率的計算等知識點，利用三行式計算是解題的關(guān)鍵，難度中等．