Question

9．研究硫及其化合物的性質(zhì)有重要意義．
（1）硫酸工業(yè)生產(chǎn)中涉及反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示：
①壓強(qiáng)：P₁＜P₂（填“＞”、“=”或“＜”）；
②平衡常數(shù)：A點(diǎn)=B點(diǎn)（填“＞”、“=”或“＜”）；
③200℃下，將一定量的SO₂和O₂充入體積不變的密閉容器中，經(jīng)10min后測得容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度如下表所示：

氣體	SO2	O2	SO3
濃度（mol/L）	0.4	1.2	1.6

能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是ab；
a．SO₂和O₂的體積比保持不變               b．體系的壓強(qiáng)保持不變
c．混合氣體的密度保持不變                d．SO₂和SO₃物質(zhì)的量之和保持不變
計(jì)算上述反應(yīng)在0～10min內(nèi)，v（O₂）=0.08mol•L^-1•min^-1；
（2）一定溫度下，用水吸收SO₂氣體，若得到pH=3的H₂SO₃溶液，試計(jì)算溶液中c（HSO₃^-）/c（SO₃^2-）
=$\frac{1}{6}$．（已知該溫度下H₂SO₃的電離常數(shù)：K_a1=1.0×10^-2mol/L，K_a2=6.0×10^-3mol/L）

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)圖知，相同溫度下，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，則二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大；
②化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)；
③可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變、物質(zhì)的量濃度不變、質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變以及由此引起的一系列物理量不變；
在0～10min內(nèi)，v（SO₃）=$\frac{1.6mol/L}{10min}$=0.16mol/（L．min），同一可逆反應(yīng)中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比，據(jù)此計(jì)算氧氣反應(yīng)速率；
（2）K_a2=$\frac{c（S{{O}_{3}}^{2-}）．c（{H}^{+}）}{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}$，則$\frac{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}{c（S{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（{H}^{+}）}{{K}_{a2}}$．

解答 解：（1）①根據(jù)圖知，相同溫度下，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，則二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，相同溫度下，P₁ 時(shí)二氧化硫轉(zhuǎn)化率小于P₂時(shí)二氧化硫轉(zhuǎn)化率，則P₁＜P₂，故答案為：＜；
②化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，相同溫度下，所以A、B點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)相等，故答案為：=；
③a．SO₂和O₂的體積比保持不變，說明反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；               
b．該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積改變的可逆反應(yīng)，當(dāng)體系的壓強(qiáng)保持不變，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
c．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變、容器體積不變，所以混合氣體的密度始終保持不變，則不能根據(jù)密密度判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；              
d．無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，SO₂和SO₃物質(zhì)的量之和始終保持不變，所以不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
故選ab；
在0～10min內(nèi)，v（SO₃）=$\frac{1.6mol/L}{10min}$=0.16mol/（L．min），同一可逆反應(yīng)中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比，所以v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（SO₃）=$\frac{1}{2}$×0.16mol/（L．min）=0.08mol•L^-1•min^-1，
故答案為：ab； 0.08mol•L^-1•min^-1；
（2）K_a2=$\frac{c（S{{O}_{3}}^{2-}）．c（{H}^{+}）}{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}$，則$\frac{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}{c（S{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（{H}^{+}）}{{K}_{a2}}$=$\frac{1{0}^{-3}}{6×1{0}^{-3}}$=$\frac{1}{6}$，
故答案為：$\frac{1}{6}$．

點(diǎn)評 本題考查弱電解質(zhì)的電離、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、圖象分析等知識點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，只有可逆反應(yīng)中反應(yīng)前后改變的物理量才能作為平衡狀態(tài)判斷依據(jù)，難點(diǎn)是（2）題計(jì)算，注意平衡常數(shù)的靈活運(yùn)用，注意平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)．