Question

20．相同溫度下，容積均恒為2L的甲、乙、丙3個密閉容器中發生反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-197kJ•mol^-l．實驗測得起始、平衡時的有關數據如下表：

容器	起始各物質的物質的量/mol				達到平衡時體系能量的變化
	SO2	O2	SO3	Ar
甲	2	1	0	0	放出熱量：Q1
乙	1.8	0.9	0.2	0	放出熱量：Q2=78.8kJ
丙	1.8	0.9	0.2	0.1	放出熱量：Q3

下列敘述正確的是（　　）

• A． Q₁＞Q₃＞Q₂=78.8kJ
• B． 若乙容器中的反應經tmin達到平衡，則0～tmin內，v（O₂）=$\frac{1}{5t}$mol/（L•min）
• C． 甲中反應達到平衡時，若升高溫度，則SO₂的轉化率將大于50%
• D． 三個容器中反應的平衡常數均為K=2

Answer 1

分析 乙、丙轉化到左邊，SO₂、O₂的物質的量分別為2mol、1mol，與甲中SO₂、O₂的物質的量對應相等，恒溫恒容條件下，丙中Ar不影響平衡移動，故三者為完全等效平衡，平衡時SO₂、O₂、SO₃的物質的量對應相等．
A．根據參加反應二氧化硫的物質的量判斷方程熱量多少；
B．由B中計算可知氧氣濃度變化量，再結合v=$\frac{△c}{△t}$計算v（O₂）；
C．根據B中計算可知甲中平衡時二氧化硫的物質的量，進而計算甲中二氧化硫的轉化率，正反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動；
D．平衡常數只受溫度影響，對于同一反應，溫度相同，平衡常數相同，根據乙中反應熱計算參加反應二氧化硫的物質的量，進而計算其濃度變化量，利用三段式計算平衡時各組分的濃度，代入平衡常數表達式計算．

解答 解：乙、丙轉化到左邊，SO₂、O₂的物質的量分別為2mol、1mol，與甲中SO₂、O₂的物質的量對應相等，恒溫恒容條件下，丙中Ar不影響平衡移動，故三者為完全等效平衡，平衡時SO₂、O₂、SO₃的物質的量對應相等．
A．由于平衡時二氧化硫物質的量相等，故參加反應二氧化硫的物質的量：甲＞乙=丙，故放出熱量：Q₁＞Q₃=Q₂=78.8kJ，故A錯誤；
B．乙容器中的反應經tmin達到平衡，則0～tmin內，v（O₂）=$\frac{0.2mol/L}{tmin}$=$\frac{1}{5t}$mol/（L•min），故B正確；
C．乙中平衡時二氧化硫物質的量為1.8mol-0.8mol=1mol，甲中參加反應二氧化硫為2mol-1mol=1mol，甲中二氧化硫的轉化率為：$\frac{1mol}{2mol}$×100%=50%，正反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，SO₂的轉化率將小于50%，故C錯誤；
D．甲、乙、丙三容器溫度相同，平衡常數相同，乙中平衡時放出熱量為78.8kJ，由2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-197kJ•mol^-1可知，參加反應的二氧化硫為2mol×$\frac{78.8kJ}{197kJ}$=0.8mol，則二氧化硫濃度變化量為：$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4mol/L，SO₂、O₂、SO₃的起始濃度分別為：$\frac{1.8mol/L}{2L}$=0.9mol/L、$\frac{0.9mol}{2L}$=0.45mol/L、$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L，則：
            2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始（mol/L）：0.9      0.45    0.1
轉化（mol/L）：0.4      0.2     0.4
平衡（mol/L）：0.5      0.25    0.5
故平衡常數K=$\frac{0．{5}^{2}}{0．{5}^{5}×0.25}$=4，故D錯誤；
故選B．

點評 本題考查化學平衡的計算，題目難度中等，涉及等效平衡、化學平衡計算、化學平衡常數計算、化學反應速率計算、化學平衡影響因素等知識，關鍵是理解等效平衡規律，注意丙中稀有氣體在恒溫恒容條件下不影響平衡移動．