Question

6．硫酸生產中，SO₂催化氧化生成SO₃：2SO₂（g）+O₂（g）$?_{△}^{催化劑}$2SO₃（g）△H=196.6kJ/mol
（1）t₁℃時，若將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L恒溫恒容密閉容器中，8min后反應達到平衡，SO₂的平衡轉化率為80%，則這段時間內SO₃的平均反應速率為0.02 mol•L^-1•min^-1，該溫度下上述反應的平衡常數K為800
（2）該反應達到化學平衡后，以下操作將使平衡正向移動并能提高SO₂轉化率的是AD
A．向容器中通入少量O₂     B．向容器中通入少量SO₂     C．使用催化劑     D．降低溫度
E．向容器中通入少量氦氣
（3）下列敘述能證明該反應已達到化學平衡狀態的是AB
A．容器內壓強不再發生變化
B．SO₂的體積分數不再發生變化
C．容器內氣體原子總數不再發生變化
D．相同時間內消耗2n mol SO₂的同時生成2n mol SO₃
E．反應體系中SO₂、O₂、SO₃的體積比為2：1：2．

Answer 1

分析 （1）t₁℃時，若將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L恒溫恒容密閉容器中，8min后反應達到平衡，SO₂的平衡轉化率為80%，轉化的二氧化硫為2mol×80%=1.6mol，則：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2       1        0
轉化量（mol）：1.6     0.8      1.6
平衡量（mol）：0.4     0.2      1.6
根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（SO₃），根據K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$計算平衡常數；
（2）A．向容器中通入少量O₂，平衡正向移動；
B．向容器中通入少量SO₂，二氧化硫轉化率降低；
C．使用催化劑不影響平衡移動；
D．降低溫度平衡正向移動；
E．向容器中通入少量氦氣，恒容條件下，各組分濃度不變，平衡不移動；
（3）可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡．

解答 解：（1）t₁℃時，若將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L恒溫恒容密閉容器中，8min后反應達到平衡，SO₂的平衡轉化率為80%，轉化的二氧化硫為2mol×80%=1.6mol，則：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2       1        0
轉化量（mol）：1.6     0.8      1.6
平衡量（mol）：0.4     0.2      1.6
v（SO₃）=$\frac{\frac{1.6mol}{10L}}{8min}$=0.02 mol•L^-1•min^-1，平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{1.6}{10}）^{2}}{（\frac{0.4}{10}）^{2}×\frac{0.2}{10}}$=800，
故答案為：0.02 mol•L^-1•min^-1；800；
（2）A．向容器中通入少量O₂，平衡正向移動，二氧化硫轉化率增大，故A正確；
B．向容器中通入少量SO₂，雖然平衡正向移動，但二氧化硫轉化率降低，故B錯誤；
C．使用催化劑不影響平衡移動，二氧化硫轉化率不變，故C錯誤；
D．正反應為放熱反應，降低溫度，平衡正向移動，二氧化硫轉化率增大，故D正確；
E．向容器中通入少量氦氣，恒容條件下，各組分濃度不變，平衡不移動，二氧化硫轉化率不變，故E錯誤，
故選：AD；
（3）A．隨反應進行混合氣體物質的量不變，恒溫恒容下，容器內壓強變化，當容器內壓強不再發生變化，說明到達平衡，故A正確；
B．SO₂的體積分數不再發生變化，說明可逆反應到達平衡，故B正確；
C．容器內氣體原子總數始終不發生變化，故錯誤；
D．相同時間內消耗2n mol SO₂的同時生成2n mol SO₃，均表示正反應速率，反應始終按該比例關系進行，故D錯誤；
E．平衡時反應體系中SO₂、O₂、SO₃的體積比與起始物質的量與轉化率有關，不一定等于化學計量數之比，故E錯誤，
故選：AB．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、反應速率計算、平衡常數計算、平衡狀態判斷等，注意判斷平衡的物理量應隨反應進行發生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡．