Question

2．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）△H=-196.6KJ/mol
（1）該反應450℃時的平衡常數大于500℃時的平衡常數（填“大于”“小于”或“等于”）．
（2）該熱化學反應方程式的意義是在450℃時，2molSO₂氣體和1molO₂氣體完全反應生成2molSO₃氣體時放出的熱量為196.6KJ．
（3）在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，半分鐘后達到平衡，測得容器中含SO₃ 0.18mol，則v（O₂）=0.036 mol•L^-1•min^-1；若繼續通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，則平衡向正反應方向移動（填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”），再次達到平衡后，0.36mol＜n（SO₃）＜0.40mol．

Answer 1

分析 （1）平衡常數只與溫度有關，吸熱反應平衡常數隨溫度升高而增大，放熱反應則相反；
（2）熱化學方程式應注明反應熱的測定條件、聚集狀態、反應熱的數值、單位、符號，其化學計量數表示該物質的物質的量；
（3）化學反應速率的定義求出氧氣的速率；根據影響化學平衡的因素來判斷平衡移動方向，利用極限法求出再次達平衡后n（SO₃）的范圍．

解答 解：（1）化學平衡常數只與溫度有關，吸熱反應平衡常數隨溫度升高而增大，放熱反應平衡常數隨溫度升高而減小，該反應為放熱反應，450℃時的平衡常數大于500℃時的平衡常數，
故答案為：大于；
（2）熱化學方程式表明化學反應所放出或吸收熱量的化學方程式，反應熱的測量與溫度有關，應注明溫度，各物質化學式前的化學計量數表示該物質的物質的量，反應物和生成物的聚集狀態不同，反應熱也不相同，應注明聚集狀態，+190kJ表示放出190kJ的熱量，該熱化學方程式的意義是：在450℃時，2molSO₂氣體和1molO₂氣體完全反應生成2molSO₃氣體時放出的熱量為196.6KJ，
故答案為：在450℃時，2molSO₂氣體和1molO₂氣體完全反應生成2molSO₃氣體時放出的熱量為196.6KJ；
（3）當生成0.18molSO₃時，參加反應的氧氣的物質的量為x，
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
        1        2
        x      0.18mol
x=$\frac{0.18mol×1}{2}$=0.09mol
v（O₂）=$\frac{\frac{0.09mol}{5L}}{0.5min}$=0.036mol．L^-1•min^-1；
繼續通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，容器內壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應方向移動；
用極限法求出n（SO₃）的范圍，
假設平衡不移動，此時n（SO₃）=0.18×2=0.36mol，
假設0.40molSO₂完全生成SO₃，根據反應方程式2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）可知，n（SO₃）=0.4mol，
所以再次達到平衡時，0.36mol＜n（SO₃）＜0.40mol．                                   
故答案為：0.036；向正反應方向；0.36；0.40．

點評 本題考查了化學平衡的計算、化學平衡的影響因素及化學平衡狀態的判斷等知識，題目難度中等，注意掌握化學平衡及其影響因素，明確化學反應速率的概念及計算方法，試題培養了學生的分析、理解能力及化學計算能力．