Question

19．硫及其化合物對(duì)人類的生產(chǎn)和生活有著重要的作用．
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-198kJ•mol^-1是制備硫酸的重要反應(yīng)．
（1）在容積為V L的密閉容器中起始充入2mol SO₂和1mol O₂，反應(yīng)在不同條件下進(jìn)行，反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如下圖所示．與實(shí)驗(yàn)a相比，實(shí)驗(yàn)b改變的條件是升高溫度，判斷的依據(jù)實(shí)驗(yàn)b與a相比，反應(yīng)速率快，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．
（2）二氧化硫在一定條件下還可以發(fā)生如下反應(yīng)：
SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-42kJ•mol^-1．
在1L恒容密閉容器中充入SO₂（g）和NO₂（g），所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	溫度	起始時(shí)物質(zhì)的量/mol		平衡時(shí)物質(zhì)的量/mol
		N（SO2）	N（NO2）	N（NO）
甲	T1	0.80	0.20	0.18
乙	T2	0.20	0.80	0.16
丙	T3	0.20	0.30	a

①實(shí)驗(yàn)甲中，若2min時(shí)測(cè)得放出的熱量是4.2kJ，則0～2min時(shí)間內(nèi)，用SO₂（g）表示的平均反應(yīng)速率v（SO₂）=0.05mol/（L．min），該溫度下的平衡常數(shù)2.613．
②實(shí)驗(yàn)丙中，達(dá)到平衡時(shí)，NO₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{10a}{3}$×100%．
③由表中數(shù)據(jù)可推知，T_l＜T₂（填“＞”“＜’’或“=”），判斷的理由是T₁時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁=2.613，T₂時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₂=1，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以T₁＜T₂．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)b到達(dá)平衡時(shí)總壓強(qiáng)變大，說明平衡逆向移動(dòng)，而化學(xué)反應(yīng)速率變大，考慮到該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，可能是升高溫度所導(dǎo)致的；
（2）①根據(jù)放出的熱量計(jì)算消耗二氧化硫物質(zhì)的量，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（SO₂）；
平衡時(shí)NO為0.18mol，則：
            SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol）：0.8    0.2      0       0
變化量（mol）：0.18   0.18     0.18    0.18
2平衡量（mol）：0.62 0.02      0.18    0.18
再根據(jù)K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（S{O}_{2}）×c（N{O}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)；
②平衡時(shí)NO為a mol，表示出參加反應(yīng)二氧化氮的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算二氧化氮的轉(zhuǎn)化率；
③再計(jì)算乙實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)，結(jié)合甲中平衡常數(shù)判斷溫度高低．

解答 解：（1）恒實(shí)驗(yàn)b到達(dá)平衡時(shí)總壓強(qiáng)變大，說明平衡逆向移動(dòng)，而化學(xué)反應(yīng)速率變大，考慮到該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，可能是升高溫度所導(dǎo)致，
故答案為：升高溫度；實(shí)驗(yàn)b與a相比，反應(yīng)速率快，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
（2）①實(shí)驗(yàn)甲中，若2min時(shí)測(cè)得放出的熱量是4.2kJ，則消耗二氧化硫物質(zhì)的量為$\frac{4.2kJ}{42kJ/mol}$=0.1mol，則v（SO₂）=$\frac{\frac{0.1mol}{1L}}{2min}$=0.05mol/（L．min）；
平衡時(shí)NO為0.18mol，則：
             SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol）：0.8    0.2       0        0
變化量（mol）：0.18   0.18     0.18     0.18
平衡量（mol）：0.62  0.02      0.18     0.18
T₁溫度下平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（S{O}_{2}）×c（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.18×0.18}{0.62×0.02}$=2.613，
故答案為：0.05mol/（L．min）；2.613；
②實(shí)驗(yàn)丙中，平衡時(shí)NO為a mol，則參加反應(yīng)二氧化氮的物質(zhì)的量為amol，故二氧化氮的轉(zhuǎn)化率為$\frac{amol}{0.3mol}$×100%=$\frac{10a}{3}$×100%，
故答案為：$\frac{10a}{3}$×100%；
③乙實(shí)驗(yàn)平衡時(shí)，NO為0.16mol，則：
             SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol）：0.2     0.8     0        0
變化量（mol）：0.16    0.16    0.16     0.16
平衡量（mol）：0.04    0.64    0.16     0.16
T₂溫度下平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（S{O}_{2}）×c（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.16×0.16}{0.04×0.64}$=1，
正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故T₁＜T₂，
故答案為：＜；T₁時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁=2.613，T₂時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₂=1，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以T₁＜T₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、化學(xué)平衡圖象等，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，注意對(duì)平衡常數(shù)的理解掌握，難度中等．