Question

【題目】催化氧化反應：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） △H＜0。在體積可變的密閉容器中，維持壓強為1.01×105Pa，充入2molSO2和一定量的O2，SO2的平衡轉化率α（SO2）隨O2物質的量n（O2）的變化關系如圖1所示：

已知反應aA(g)+bB(g)gG(g)+hH(g)的標準平衡常數Kθ=，其中Pθ=1.01×105Pa，PG，PH，PA，PB分別表示G，H，A，B的分壓，P(分壓)=P(總壓)×物質的量分數。

（1）在絕熱恒容的密閉容器中，能表明反應2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）已達到平衡狀態的是___。

A.v（SO2）=2v（O2）

B.當容器內溫度不再變化時

C.各組分的物質的量相等

D.容器內氣體密度不變

E.混合氣體的平均相對分子質量不變

（2）在1000℃時隨著O2物質的量的增大，但SO2平衡轉化率升高緩慢，其原因是___。

（3）求圖1中a點的標準平衡常數Kθ=___。在a點達到平衡后，若保持溫度、壓強不變，再向體系中充入SO2(g)，O2(g)，SO3(g)各0.2mol時，此時v(正)___v(逆)（填“<”“>”或“=”）。

（4）若在相同的恒容密閉容器中充入O2和SO2各2mol，在不同溫度下達到平衡，反應體系總壓強隨時間變化如圖2所示，則達到平衡狀態b和c時，SO3體積分數較大的是___（填“b”或“c”），原因是___。

Answer 1

【答案】BE 1000℃時，該反應平衡常數很小，SO2平衡轉化率的變化很小 176 > c 起始b壓強大于c說明b溫度高于c，該反應是放熱反應，溫度越低平衡時SO3的體積分數越大

【解析】

（1）根據平衡狀態的本質及特征分析解答；

（2）根據溫度對平衡常數及平衡移動方向的影響分析解答；

（3）根據題給信息中平衡常數的表達式計算平衡常數，判斷平衡移動方向；

（4）實驗b到達平衡時總壓強變大，說明平衡逆向移動，而化學反應速率變大，考慮到該反應是放熱反應，可能是升高溫度所導致。

（1）A. v（SO2）=2v（O2）并未體現正反應速率與逆反應速率的相對大小，不能說明反應已經達到平衡，故A不選；

B. 該容器為絕熱容器，當容器內溫度不再變化時，說明正反應速率等于逆反應速率，能說明反應已經達到平衡，故B選；

C. 各組分的物質的量相等不能說明各組分的濃度不再變化，也就不能說明反應達到平衡，故C不選；

D. 容器體積不變，且反應前后氣體質量不變，所以容器內氣體密度始終不變，不能說明反應達到平衡，故D不選；

E. 反應前后氣體總質量不變，反應前后氣體的總物質的量不相等，則混合氣體的平均相對分子質量不變時，說明各組分的濃度不變，能說明反應已經達到平衡，故E選，故答案為：BE；

（2）2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）△H＜0，溫度達到1000℃時該反應的平衡常數很小，使二氧化硫的平衡轉化率小，在1000℃時，恒壓條件下，充入氧氣，c（SO2）和c（SO3）等倍數減小，c（O2）增大，Qc=＜K，平衡正向移動，二氧化硫的平衡轉化率增大，但變化很小，故答案為：1000℃時，該反應平衡常數很小，SO2平衡轉化率的變化很小；

（3）a點達到平衡時，SO2的物質的量為2mol×(1-80%)=0.4mol，則

SO2，O2，SO3的分壓分別為：1.01×105Pa×=1.01×105Pa×、1.01×105Pa×、1.01×105Pa×，則Kθ==176；再向體系中充入SO2(g)，O2(g)，SO3(g)各0.2mol時，SO2，O2，SO3的分壓分別為：1.01×105Pa×=1.01×105Pa×、1.01×105Pa×、1.01×105Pa×，Qp==63＜Kθ，平衡向正向移動，v(正) >v(逆)，故答案為：176；>；

（4）如圖所示，達到平衡狀態b和c時，SO3體積分數較大的是c；原因是起始b壓強大于c說明b溫度高于c，該反應是放熱反應，溫度越低平衡時SO3的體積分數越大，故答案為：c；起始b壓強大于c說明b溫度高于c，該反應是放熱反應，溫度越低平衡時SO3的體積分數越大。