Question

將2molSO₂和1molO₂混合置于容積為2L的密閉容器中，在800K時，發(fā)生如下反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，當(dāng)反應(yīng)從開始進行到5min時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，測得混合氣體總物質(zhì)的量為2.1mol．請回答下列問題：
（1）800K時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為______，在0～5min時間間隔內(nèi)SO₂的反應(yīng)速率為______．
（2）若在5min時降低溫度，在某一時刻重新達(dá)到平衡狀態(tài)，則新平衡混合物中氣體的總物質(zhì)的量______2.1mol（填“＞”、“＜”或“=”），簡述你的判斷理由：______．
（3）若相同條件下，向該容器內(nèi)分別充人xmolSO₂、ymolO₂和zmolSO₃，反應(yīng)達(dá)到平衡時，容器內(nèi)混合氣體總物質(zhì)的量仍為2.1mol．則：x、y、z必須滿足的關(guān)系是______．（一個用含x、z的式子表示，一個用含y、z的式子表示）
（4）相同條件下，若在上述容器中，充入0.2mol SO₂、0.4mol O₂和4.0molSO₃三種氣體，下列對該反應(yīng)狀態(tài)的描述中，正確的是______（填字母序號）．
A．處于平衡狀態(tài)  B．不是平衡狀態(tài)，反應(yīng)正向進行 C．不是平衡狀態(tài)，反應(yīng)逆向進行．

Answer 1

【答案】分析：（1）令平衡時SO₂的濃度變化量為cmol/L，根據(jù)三段式表示出平衡時各組分的濃度，再利用平衡后氣體的總物質(zhì)的量計算c值，代入平衡常數(shù)表達(dá)式k=計算，再根據(jù)v=計算v（SO₂）；
（2）正反應(yīng)是一個氣體總物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，且是放熱反應(yīng)，當(dāng)降低溫度時，平衡向正反應(yīng)方向移動；
（3）若為等效平衡可以滿足，恒溫恒容下，反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，按化學(xué)計量數(shù)轉(zhuǎn)化為左邊，滿足n（SO₂）=2mol、n（O₂）=1mol即可；
（4）計算此時的濃度商Qc，與平衡常數(shù)比較，若Qc＞k，反應(yīng)向逆反應(yīng)進行，若Qc=k，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，若Qc＜k，反應(yīng)向正反應(yīng)進行．
解答：解：（1）令平衡時SO₂的濃度變化量為cmol/L，則：
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始（mol/L）：1         0.5       0
變化（mol/L）：c         0.5c      c
平衡（mol/L）：1-c      0.5-0.5c    c
所以（1-c）mol/L×2L+（0.5-0.5c）mol/L×2L+cmol/L×2L=2.1mol
解得：c=0.9
故平衡時SO₂、O₂、SO₃的濃度分別為0.1mol/L、0.05mol/L、0.9mol/L，
故平衡常數(shù)k===1620，
故v（SO₂）==0.18 mol/（L?min），
故答案為：1620；0.18 mol/（L?min）；
（2）正反應(yīng)是一個氣體總物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，且是放熱反應(yīng)，當(dāng)降低溫度時，平衡向正反應(yīng)方向移動，達(dá)新平衡時，混合氣體的總的物質(zhì)的量減小，
故答案為：＜；正反應(yīng)是一個氣體總物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，且放熱，當(dāng)降低溫度時，平衡向正反應(yīng)方向移動；
（3）恒溫恒容下，反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，按化學(xué)計量數(shù)轉(zhuǎn)化為左邊，滿足n（SO₂）=2mol、n（O₂）=1mol即可，由方程式 2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）可知，zmolSO₃完全轉(zhuǎn)化可得SO₂為zmol，可得O₂為0.5zmol，故滿足x+z=2、y+0.5z=1，
故答案為：x+z=2、y+0.5z=1；
（4）充入0.2mol SO₂、0.4mol O₂和4.0molSO₃三種氣體，此時濃度商Qc==2000＞1620，不是平衡狀態(tài)，反應(yīng)逆向進行，故選C．
點評：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、影響化學(xué)平衡因素、等效平衡、平衡常數(shù)的有關(guān)計算等問題，難度中等，平衡常數(shù)的計算與應(yīng)用，成為高考的熱點，注意平衡常數(shù)的用途：1、判斷反應(yīng)進行的程度，2、判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，3、判斷反應(yīng)進行的方向，4、計算轉(zhuǎn)化率等．