Question

3．一定溫度下，向一容器為5L的恒容密閉容器中充入0.4molSO₂和0.2molO₂，發(fā)生反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃ （g）△H=-196kJ/mol．當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，容器內(nèi)壓強變?yōu)槠鹗紩r的0.7倍．請回答下列問題：
（1）判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是bde（填字母）．
A． SO₂、O₂、SO₃三者的濃度之比為2：1：2       B． 容器內(nèi)氣體的壓強不變
C． 容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變            D． SO₃的物質(zhì)的量不再變化
e．SO₂的生成速率和的生成速率相等
（2）①二氧化硫的轉(zhuǎn)化率90%；    ②達(dá)到平衡時反應(yīng)放出的熱量35.28KJ；
③此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=20250．
（3）在一個固定容器為3L的密閉容器中充入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，半分鐘后達(dá)到平衡，測得容器中含SO₃0.18mol，則v（O₂）=0.036mol．L^-1﹒min^-1；若繼續(xù)通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，則平衡向正反應(yīng)方向移動（填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”）再次達(dá)到平衡后，n（SO₃）的取值范圍為0.36mol＜n（SO₃）＜0.40mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（2）設(shè)SO₂的變化濃度是x，則
                      2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
初始物質(zhì)的量：0.4             0.2          0
變化物質(zhì)的量：x             0.5x           x
平衡物質(zhì)的量：0.4-x       0.2-0.5x     x
當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，容器內(nèi)壓強變?yōu)槠鹗紩r的0.7倍，則$\frac{0.4-x+0.2-0.5x+x}{0.4+0.2}$=0.7，解得x=0.36mol，
①轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
②依據(jù)熱化學(xué)方程式定量關(guān)系和實際消耗二氧化硫的物質(zhì)的量計算反應(yīng)放出的熱量；
③平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$；
（3）化學(xué)反應(yīng)速率的定義求出氧氣的速率；根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素來判斷平衡移動方向，利用極限法求出再次達(dá)平衡后n（SO₃）的范圍．

解答 解：（1）a、SO₂、O₂、SO₃三者的濃度之比為2：1：2的狀態(tài)也可能不符合Qc=K的結(jié)論，也可能符合，這不是平衡的標(biāo)志，故a錯誤；
b、反應(yīng)是一個前后氣體系數(shù)變化的反應(yīng)，容器內(nèi)氣體的壓強不變，證明達(dá)到了平衡，故b正確；
c、容器內(nèi)混合氣體的密度始終保持不變，所以密度不變不一定平衡，故c錯誤；
d、SO₃的物質(zhì)的量不再變化即濃度不再變化是平衡的特征，故d正確；
e、SO₂的生成速率和SO₃的生成速率相等，說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡，故e正確．
故答案為：bde；
（2）設(shè)SO₂的變化濃度是x，則
                      2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
初始物質(zhì)的量：0.4             0.2          0
變化物質(zhì)的量：x             0.5x           x
平衡物質(zhì)的量：0.4-x       0.2-0.5x     x
當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，容器內(nèi)壓強變?yōu)槠鹗紩r的0.7倍，則$\frac{0.4-x+0.2-0.5x+x}{0.4+0.2}$=0.7，解得x=0.36mol，
①所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.36mol}{0.4mol}$×100%=90%，
故答案為：90%；
②2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃ （g）△H=-196kJ/mol，反應(yīng)過程中消耗二氧化硫物質(zhì)的量2mol放熱196KJ，上述計算二氧化硫消耗物質(zhì)的量為0.36mol，放出熱量=$\frac{0.36mol}{2mol}×196KJ$=35.28KJ，
故答案為：35.28KJ；
③平衡常數(shù)K=$\frac{（\frac{0.36mol}{5L}）^{2}}{（\frac{0.4mol-0.36mol}{5L}）^{2}×\frac{0.2mol-0.5×0.36mol}{5L}}$=20250，
故答案為：20250；
（3）當(dāng)生成0.18molSO₃時，參加反應(yīng)的氧氣的物質(zhì)的量為x，
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
                 1                 2
                x               0.18mol
x=$\frac{0.18mol×1}{2}$=0.09mol
v（O₂）=$\frac{\frac{0.09mol}{5L}}{0.5min}$=0.036mol．L^-1•min^-1；
繼續(xù)通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，容器內(nèi)壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應(yīng)方向移動；
用極限法求出n（SO₃）的范圍，
假設(shè)平衡不移動，此時n（SO₃）=0.18×2=0.36mol，
假設(shè)0.40molSO₂完全生成SO₃，根據(jù)反應(yīng)方程式2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）可知，n（SO₃）=0.4mol，
所以再次達(dá)到平衡時，0.36mol＜n（SO₃）＜0.40mol．                                   
故答案為：0.036；向正反應(yīng)方向； 0.36mol＜n（SO₃）＜0.40mol．

點評 本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷以及化學(xué)平衡的計算知識、反應(yīng)速率和平衡常數(shù)的計算，題目難度中等，注意影響平衡的因素，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵．