Question

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)的重要反應之一．
（1）將0.100mol SO₂（g）和0.060mol O₂（g）放入容積為2L的密閉容器中，反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）在一定條件下5分鐘末達平衡狀態(tài)，測得c（SO₃）=0.040mol/L．
①從平衡角度分析采用過量O₂的目的是

 

；
②列式并計算該條件下反應的平衡常數(shù)K=

 

．
③已知：K（300℃）＞K（350℃），若反應溫度升高，SO₂的轉(zhuǎn)化率

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
④能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志是

 

．（填字母）
A．SO₂和SO₃濃度相等        
B．容器中混合氣體的平均分子量保持不變
C．容器中氣體的壓強不變      
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（P）的關(guān)系如圖1所示．平衡狀態(tài)由A變到B時，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．此時控制活塞P，使乙的容積為甲的2倍．
①若移動活塞P，使乙的容積和甲相等，達到新平衡時，SO₃的體積分數(shù)甲

 

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)的壓強增大，則c（SO₃）/c（SO₂）將

 

填：“增大”、“減小”、“不變”、“無法確定”）
（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分鐘達到新的平衡（此時SO₃的濃度約為0.25mol/L）．請在圖3中畫出此變化過程中SO₃濃度的變化曲線．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）①增大反應物氧氣會提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率；
②依據(jù)平衡三段式列式計算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計算得到；
③K（300℃）＞K（350℃），說明溫度越高平衡常數(shù)越小，依據(jù)平衡移動原理分析，升溫平衡向吸熱反應方向進行；
④平衡標志是正逆反應速率相同，各成分含量保持不變；
（2）平衡常數(shù)隨溫度變化，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
（3）①甲為恒溫恒容容器，若移動活塞P，使乙的容積和甲相等，為恒溫恒容容器，乙中加入4mol三氧化硫相當于加入2mol三氧化硫，再加入2mol三氧化硫，增大壓強，平衡正向進行，SO₃的體積分數(shù)增大；
②甲為恒溫恒容容器，加入氦氣總壓增大，分壓不變，平衡不變，則c（SO₃）/c（SO₂）不變；
（4）在第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，壓強增大平衡正向進行，若在第8分鐘末達到新的平衡（此時SO₃的濃度約為0.25mol/L），依據(jù)三氧化硫濃度變化，和平衡濃度畫出變化圖象．

解答： 解：（1）①從平衡角度分析采用過量O₂的目的是，利用廉價原料提高物質(zhì)轉(zhuǎn)化率，加入氧氣提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故答案為：提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率；
②將0.100mol SO₂（g）和0.060mol O₂（g）放入容積為2L的密閉容器中，反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）在一定條件下達到平衡，測得c（SO₃）=0.040mol/L，2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃
起始量（mol/L） 0.05     0.03      0
變化量（mol/L）0.04     0.02      0.04
平衡量（mol/L）0.01      0.01      0.04
平衡常數(shù)K=

0.042

0.01 2×0.01

=1600，
故答案為：1600；
③K（300℃）＞K（350℃），說明溫度越高平衡常數(shù)越小，反應逆向進行，即升溫平衡逆向進行，二氧化硫轉(zhuǎn)化率減小，故答案為：減小；
④2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反應是氣體體積變小的放熱反應
A．二氧化硫和三氧化硫起始量和變化量有關(guān)，SO₂和SO₃ 濃度相等，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；  
B．因為反應前后總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量在變，所以容器中混合氣體的平均分子量保持不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．反應前后壓強不同，容器中氣體的壓強不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；    
D．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等，說明平衡正向進行，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
故答案為：BC；
（2）平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與壓強無關(guān)，在溫度不變的條件下，無論壓強怎樣變化，平衡常數(shù)都不變，故答案為：=；
（3）將2mol SO₂和1mol O₂加入甲容器中，將4mol SO₃加入乙容器中，隔板K不能移動．此時控制活塞P，使乙的容積為甲的2倍，分析可知甲、乙中最后達到相同的平衡狀態(tài)；
①若移動活塞P，使乙的容積和甲相等，增大壓強，平衡正向進行，SO₃的體積分數(shù)增大，SO₃的體積分數(shù)甲小于乙，故答案為：小于；
②甲為恒溫恒容容器，加入氦氣總壓增大，分壓不變，平衡不變，則c（SO₃）/c（SO₂）不變，故答案為：不變；
（4）在第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，壓強增大平衡正向進行，若在第8分鐘末達到新的平衡（此時SO₃的濃度約為0.25mol/L），依據(jù)三氧化硫濃度變化和平衡濃度畫出變化圖象為，故答案為：．

點評：本題考查了化學平衡常數(shù)、平衡轉(zhuǎn)化率、影響化學平衡的外界條件綜合應用及知識遷移能力等考點，題目難度中等，注意平衡常數(shù)在計算中的應用，等效平衡的分析判斷．