Question

20．接觸法制硫酸工藝中，其主反應在450℃并有催化劑存在下進行：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）  且生成2molSO₃同時放出190kJ的熱量．現在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20mol SO₂和0.10molO₂，半分鐘后達到平衡，測得容器中含SO₃0.18mol．求：
（1）v（O₂）=0.036 mol•L^-1•min^-1，放出的熱量＜19kJ（填“等于”、“大于”或“小于”）
（2）下列描述中能說明上述反應已達平衡的是③④（選填序號）
①v（O₂）_正=2v（SO₃）_逆
②SO₂、O₂、SO₃的濃度之比為2：1：2
③單位時間內生成2n molSO₂的同時生成2n mol SO₃
④容器中氣體壓強不隨時間而變化
⑤容器中氣體的密度不隨時間而變化．

Answer 1

分析 （1）生成0.18molSO₃反應掉O₂0.036mol，據v=$\frac{\frac{△c}{V}}{△t}$計算，生成2molSO₃同時放出190kJ的熱量，生成SO₃0.18mol放熱$\frac{0.18}{2}×190KJ$；
（2）根據化學平衡狀態的標志：正反應速率等于逆反應速率，平衡混合物中各組成成分的含量不變來判斷．

解答 解：（1）生成0.18molSO₃反應掉O₂0.036mol，v=$\frac{\frac{△c}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.036mol}{5L}}{0.5min}$=0.036 mol/（L•min），生成2molSO₃同時放出190kJ的熱量，生成SO₃0.18mol放熱$\frac{0.18}{2}×190KJ$=17.1KJ＜19KJ，故答案為：0.036；＜；
（2）①化學方程式的系數之比等于化學反應中各物質的反應速率之比，V（O₂）_正=2V（SO₃）_逆，均為正反應速率，不能判斷是否達到平衡明反應得到平衡狀態，故錯誤；
②平衡時各組分濃度之比與加入物質的多少和反應程度有關，與平衡狀態無關，故錯誤；
③單位時間內生成2n molSO₂的同時生成2n mol SO₃，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故正確；
④該反應為氣體的分子總數減少的反應，當容器中氣體的分子總數不隨時間而變化時，平衡混合物中各組成成分含量不變，反應達到平衡狀態，故正確
⑤容器中氣體的密度=$\frac{m}{V}$，反應前后質量守恒，反應在體積不變的容器中進行，所以氣體的密度始終不變，故錯誤；
故答案為：③④．

點評 本題考查化學反應速率、化學平衡狀態的判斷，題目難度不大，注意應加強平時知識的積累．