Question

在一定條件下發生化學反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-197kJ/mol．現有容積均為1L的甲、乙兩個容器，在上述條件下分別充入氣體，到達平衡時，反應放出的熱（Q），及平衡時的轉化率（X）如下表所示：

容器	起始時各物質的量				到達平衡時放出的熱量（QkJ）	平衡時SO2轉化率 （X）
	SO2	O2	SO3	N2
甲	2	1	0	0	Q1	X1
乙	1	0.5	0	1	Q2= 39.4	X2

（1）下列說法錯誤的是

 

a、Q₂＜Q₁＜197kJ  b、X₂＜X₁＜100%  c、Q₁=78.8    d、X₁=2X₂
（2）某時刻甲容器內反應達到平衡，保持恒溫恒容；
①假設又向容器內加入一定量的SO₂氣體，則X（SO₂）

 

（填“增大”或“減小”），O₂的濃度

 

（填“增大”或“減小”）
②假設又向容器中加入一定量的SO₃（g），X（SO₂）

 

 （填“增大”或“減小”）
（3）平衡時，乙容器中SO₂的體積分數為

 

%（保留兩位有效數字），該反應的平衡常數為

 

（填具體值和單位，保留兩位有效數字）
（4）如圖表示某一時間段中該反應反應速率與反應過程的關系（t₂、t₄、t₅）時刻改變的條件都只有一個）．
①t₂時改變的條件是

 

 
②若t ₅時降低壓強，試畫出v-t圖象③若各階段對應的平衡常數如圖所示

t 1-t 2	t 3-t 4	t 4-t 5	t 6-t 7
K1	K2	K3	K4

則各平衡常數間的大小關系為

 

（由大到小排列）

Answer 1

分析：（1）a、甲、乙兩個容器容積相同，甲中相應物質的物質的量為乙中2倍，壓強比乙中高，相對乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫轉化率增大，可逆反應不能完全反應，故Q₂＜Q₁＜197kJ；
b、甲、乙兩個容器容積相同，甲中相應物質的物質的量為乙中2倍，壓強比乙中高，相對乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫轉化率增大；
c、根據a可知，2Q₂＜Q₁，即Q₁＞78.8；
d、甲中壓強大于乙，甲中二氧化硫的轉化率大于乙的，但是小于乙的轉化率的2倍；
（2）①向容器內加入一定量的SO₂氣體，平衡向正反應移動，氧氣的轉化率增大，二氧化硫的轉化率減小；
②向容器中加入一定量的SO₃（g），平衡向逆反應移動，二氧化硫的轉化率降低；
（3）利用反應熱計算參加反應的二氧化硫的物質的量，再利用轉化率定義計算；根據三段式計算各物質的濃度變化量、平衡時各物質的濃度，代入平衡常數表達式計算平衡常數；
（4）①由圖可知，t ₂時正、逆反應速率都增大，且平衡向逆反應移動，該反應正反應是體積減小的放熱反應，故應為升高溫度；
②若t₅時降低壓強，平衡向逆反應移動，t₅瞬間正、逆反應速率，正反應速率降低更多；根據平衡移動解答K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之間的關系：t₂-t₃段，為升高濃度，平衡向逆反應移動，平衡常數降低；t₄-t₅段，平衡不移動，反應速率增大，為使用催化劑，平衡常數不變；t₅-t₆段，降低壓強，平衡向逆反應移動，平衡常數不變．

解答：解：（1）a、甲、乙兩個容器容積相同，甲中相應物質的物質的量為乙中2倍，壓強比乙中高，相對乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫轉化率增大，可逆反應不能完全反應，故2Q₂＜Q₁，故2Q₂＜Q₁＜197kJ，即2Q₂＜Q₁＜197kJ，故a正確；         
b、甲、乙兩個容器容積相同，甲中相應物質的物質的量為乙中2倍，壓強比乙中高，相對乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫轉化率增大，但小于乙中的2倍，可逆反應中轉化率一定小于100%，即X₂＜X₁＜100%，故b正確；
c、由于甲中二氧化硫的轉化率大于乙的，甲中初始物質的量為 乙的2倍Q₁＞2Q₂=78.8，故c錯誤；
d、甲壓強比乙中高，相對乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫轉化率增大，但小于乙中的2倍，故d錯誤；
故選cd；
（2）某時刻甲容器內反應達到平衡，保持恒溫恒容；
①向容器內加入一定量的SO₂氣體，平衡向正反應移動，二氧化硫的轉化率減小，氧氣的轉化率增大，平衡時氧氣的濃度小，
故答案為：減小；減小；
②向容器中加入一定量的SO₃（g），平衡向逆反應移動，二氧化硫的轉化率減小，
故答案為：減小；
（3）放出熱量39.4kJ，參加反應的二氧化硫為

39.4kJ

197kJ/mol× 1 2

=0.4mol，
根據三段式計算各物質的濃度變化量、平衡時各物質的濃度
              2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始（mol/L）：1         0.5      0
開始（mol/L）：0.4       0.2      0.4
平衡（mol/L）：0.6       0.3      0.4
所以平衡時二氧化硫的體積分數為

0.6mol

0.6mol+0.3mol+0.4mol

×100%≈46%，
平衡常數k=

(0.4mol/L)2

(0.6mol/L)2×0.3mol/L

≈1.5L?mol^-1，
故答案為：46；1.5L?mol^-1；
（4）①由圖可知，t ₂時正、逆反應速率都增大，且平衡向逆反應移動，該反應正反應是體積減小的放熱反應，故應為升高溫度，
故答案為：升高溫度；
②若t₅時降低壓強，平衡向逆反應移動，t₅瞬間正、逆反應速率，正反應速率降低更多，故t₅時降低壓強，t-v圖象為：
，

t₂-t₃段，為升高濃度，平衡向逆反應移動，平衡常數降低，即K₁＞K₂，
t₄-t₅段，平衡不移動，反應速率增大，為使用催化劑，平衡常數不變，即K₂=K₃，
t₅-t₆段，降低壓強，平衡向逆反應移動，平衡常數不變，即K₃=K₄，
所以K₁＞K₂=K₃=K₄，
故答案為：；K₁＞K₂=K₃=K₄．

點評：本題考查化學平衡移動、化學平衡計算、化學平衡常數等，題量較大，題目難度較大，需要學生具有良好的心理素質與知識的基礎，是對學生知識的綜合考查．