Question

8．安徽金和上市公司近期新增硫酸生產線．其主要反應   為：2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g），該反應過程的能量變化如圖所示．
已知1mol SO₂（g）氧化為1mol SO₃（g）的△H=-99kJ•mol^-1．
請回答下列問題：
（1）圖中E的大小對該反應的反應熱無（填“有”或“無”）影響，該反應通常用V₂O₅作催化劑，加V₂O₅會使圖中B點發生改變，則△H不變（填“變大”“變小”或“不變”） 圖中△H=-198kJ•mol^-1．
（2）該反應的平衡常數表達式為$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$．
（3）該反應達到平衡狀態的標志是BC（填字母）
A．SO₂和SO₃濃度相等               B．SO₂百分含量保持不變
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
E．容器中混合氣體的密度保持不變
（4）當該反應處于平衡狀態時，在體積不變的條件下，下列措施中有利于提高SO₂平衡轉化率的有BC．（填字母）
A．升高溫度  B．降低溫度 C．增大壓強  D．減小壓強  E．加入催化劑 G．移出氧氣．

Answer 1

分析 （1）反應物總能量大于生成物總能量，為放熱反應，加入催化劑，活化能減小，反應反應熱不變，根據反應2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）結合1mol SO₂（g）氧化為1mol SO₃的△H=-99kJ•mol^-1計算反應熱；
（2）平衡常數K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$；
（3）根據化學平衡狀態的特征解答，當反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態；
（4）有利于提高SO₂平衡轉化率，說明平衡向著正向移動，根據各選項條件對化學平衡的影響進行判斷．

解答 解：（1）因圖中A、C分別表示反應物總能量、生成物總能量，E為活化能，反應熱可表示為A、C活化能的大小之差，活化能的大小與反應熱無關，加入催化劑，因為催化劑改變了反應的歷程使活化能E降低，但不能改變反應物的總能量和生成物的總能量之差，不改變反應熱，因1mol SO₂（g）氧化為1mol SO₃的△H=-99kJ•mol^-1，所以2molSO₂（g）氧化為2molSO₃的△H=-198kJ•mol^-1，則2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）△H=-198KJ•mol^-1，
故答案為：無；不變；-198；
（2）2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g），反應的平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$，故答案為：$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$；
（3）A．可逆反應到達平衡時SO₂和SO₃濃度不一定相等，與二氧化硫的起始濃度以及轉化率有關，故A錯誤；
B．SO₂百分含量保持不變，說明二氧化硫的濃度不變，反應達到平衡狀態，故B正確；
C．隨反應進行氣體的物質的量減小，恒溫恒容下，容器內氣體壓強減小，當容器中氣體的壓強不變，說明到達平衡狀態，故C正確；
D．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率都表示正反應速率，反應始終二者都按1：1進行，不能說明到達平衡狀態，故D錯誤；
E．密閉容器中體積恒定，質量守恒，所以混合氣體的密度始終不變，不能判斷平衡狀態，故E錯誤．
故答案為：BC；      
（4）A、升高溫度，平衡向著逆向移動，二氧化硫的轉化率減小，故A錯誤；
B、降低溫度，平衡向著正向移動，二氧化硫的轉化率增大，故B正確；
C、增大壓強，增大壓強，平衡向著正向移動，二氧化硫的轉化率增大，故C正確；
D、減小壓強，減小壓強，平衡向著逆向移動，二氧化硫的轉化率減小，故D錯誤；
E、加入催化劑，催化劑不影響化學平衡，二氧化硫的轉化率不變，故E錯誤；
G、移出氧氣，反應物濃度減小，平衡向著逆向移動，二氧化硫的轉化率減小，故G錯誤；
故答案為：BC．

點評 本題綜合考查反應熱與焓變、化學平衡標志、平衡常影響因素等知識點，為高考常見題型，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，注意催化劑對反應的影響以及反應熱計算的應用，題目難度中等．