Question

3．已知體積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），請根據(jù)化學反應的有關原理回答下列問題：
（1）一定條件下，充入2.0mol SO₂（g） 和1.0mol O₂（g），20s后達平衡，測得SO₃的體積分數(shù)為50%，則用SO₂表示該反應在這20s內(nèi)的反應速率為0.03 mol/（L•s）．
（2）該反應的平衡常數(shù)K=11.25，若降溫其值增大，則該反應的△H＜0（填“＞”或“＜”或“=”）．
（3）如圖1，P是可自由平行滑動的活塞，在相同溫度時，向A容器中充入4mol SO₃（g），關閉K，向B容器中充入2mol SO₃（g），兩容器內(nèi)分別充分發(fā)生反應．已知起始時容器A和B的體積均為a L．試回答：反應達到平衡時容器B的體積為1.25a L，若打開K，一段時間后重新達到平衡，容器B的體積為2.75aL（連通管中氣體體積忽略不計，且不考慮溫度的影響）．
（4）如圖2表示該反應的速率（v）隨時間（t）的變化的關系：據(jù)圖分析：你認為t₁時改變的外界條件可能是升高溫度；t₆時保持壓強不變向體系中充入少量He氣，平衡_向左移動．  （填“向左”“向右”或“不”）．

Answer 1

分析 （1）一定條件下，充入2.0mol SO₂（g） 和1.0mol O₂（g），20s后達平衡，測得SO₃的體積分數(shù)為50%，則：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2        1       0
變化量（mol）：2x       x       2x
平衡量（mol）：2-2x     1-x     2x
故$\frac{2x}{3-x}$=50%，解得x=0.6，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（SO₂）；
（2）計算平衡常數(shù)各物質(zhì)濃度，根據(jù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$計算平衡常數(shù)；若降溫平衡常數(shù)增大，則平衡正向移動，正反應為放熱反應；
（3）若打開K，一段時間后重新達到平衡，在恒溫恒壓條件下，與向B中通入6molSO₃達到的平衡為等效平衡，平衡時SO₃的轉化率不變，平衡時體積為通入2molSO₃平衡時體積的3倍．
（4）t₁時刻正逆速率都增大，平衡逆向移動，正反應為氣體體積減小的放熱反應，不能是增大壓強，應是升高溫度；
t₆時保持壓強不變向體系中充入少量He氣，容器體積增大，反應體系壓強減小，平衡向氣體體積增大的方向移動．

解答 解：（1）一定條件下，充入2.0mol SO₂（g） 和1.0mol O₂（g），20s后達平衡，測得SO₃的體積分數(shù)為50%，則：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2 1 0
變化量（mol）：2x x 2x
平衡量（mol）：2-2x 1-x 2x
故$\frac{2x}{3-x}$=50%，解得x=0.6，容器容積為2L，則v（SO₂）=$\frac{\frac{1.2mol}{2L}}{20s}$=0.03mol/（L．min），
故答案為：0.03；
（2）容器容積為2L，平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{1.2}{2}）^{2}}{（\frac{0.8}{2}）^{2}×\frac{0.4}{2}}$=11.25，若降溫平衡常數(shù)增大，則平衡正向移動，正反應為放熱反應，故△H＜0，
故答案為：11.25；＜；
（3）若打開K，一段時間后重新達到平衡，在恒溫恒壓條件下，與向B中通入6molSO₃達到的平衡為等效平衡，平衡時SO₃的轉化率不變，平衡時體積為通入2molSO₃平衡時體積的3倍，則平衡時總體積為1.25aL×3=3.75aL，故B的體積為3.75aL-aL=2.75a L，
故答案為：2.75a；
（4）t₁時刻正逆速率都增大，平衡逆向移動，正反應為氣體體積減小的放熱反應，不能是增大壓強，應是升高溫度；
t₆時保持壓強不變向體系中充入少量He氣，容器體積增大，反應體系壓強減小，平衡向逆反應方向移動，即向左移動，
故答案為：升高溫度；向左．

點評 本題考查化學平衡計算與衡影響因素、反應速率計算、平衡常數(shù)等，（3）中關鍵是對等效平衡思想的理解應用，難度中等．