Question

SO₂常用于制硫酸，其中一步重要的反應(yīng)為2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0．若向一個2L的密閉容器中充入0.4mol SO₂、0.2mol O₂和0.4mol SO₃發(fā)生上述反應(yīng)．
請回答下列問題：
（1）當反應(yīng)達到平衡時，各物質(zhì)的濃度可能是（填序號）．
A．c（SO₂）=0.3mol/L、c（O₂）=0.15mol/L
B．c（SO₃）=0.4mol/L
C．c（O₂）=0.2mol/L或c（SO₂）=0.4mol/L
D．c（SO₃）=0.3mol/L
（2）任選上述一種可能的情況，計算達到平衡時的平衡常數(shù)為______．
（3）某溫度時，將4mol SO₂和2mol O₂通入2L密閉容器中，10min時反應(yīng)達到平衡，SO₂的轉(zhuǎn)化率為80%，則0～10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（O₂）=______，該溫度下反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2S0₃（g）的平衡常數(shù)K=______．

Answer 1

【答案】分析：（1）開始通入0.4mol SO₂、0.2mol O₂和0.4mol SO₃，可能處于平衡狀態(tài)，可能向正反應(yīng)進行建立平衡，可能向逆反應(yīng)進行建立平衡，不論從哪個方向開始，物質(zhì)都不能完全反應(yīng)，利用極限法假設(shè)完全反應(yīng)，計算出相應(yīng)物質(zhì)的濃度變化量，實際變化量小于極限值，據(jù)此判斷分析．
（2）計算平衡時各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達式計算；
（3）根據(jù)SO₂的轉(zhuǎn)化率計算參加反應(yīng)的SO₂的物質(zhì)的量，利用物質(zhì)的量之比等于化學計量數(shù)之比計算反應(yīng)的O₂的物質(zhì)的量，在根據(jù)v=計算v（O₂）；
計算SO₂、O₂的起始濃度，計算SO₂的濃度變化量，利用三段式計算平衡時各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達式計算．
解答：解：（1）SO₂、O₂、SO₃起始濃度分別為0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，
A、SO₂和O₂的濃度增大，SO₂、O₂的濃度增大分別為0.1mol/L、0.05mol/L，說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行建立平衡，若SO₃完全反應(yīng)，則SO₂和O₂的濃度濃度變化分別為0.2mol/L、0.1mol/L，實際變化應(yīng)小于該值，且為2：1，故A可能；
B．SO₃的濃度增大，濃度增大為0.2mol/L，說明該反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行建立平衡，若二氧化硫和氧氣完全反應(yīng)，SO₃的濃度的濃度變化為0.2mol/L，實際變化小于該值，故B不可能；
C．SO₂、O₂的濃度增大，說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行建立平衡，若SO₃完全反應(yīng)，則SO₂和O₂的濃度濃度變化分別為0.2mol/L、0.1mol/L，實際變化應(yīng)小于該值，故C不可能；
D．SO₃的濃度增大，濃度增大為0.1mol/L，說明該反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行建立平衡，若二氧化硫和氧氣完全反應(yīng)，SO₃的濃度的濃度變化為0.2mol/L，實際變化小于該值，故D可能；
故答案為：AD；
（2）選則A計算平衡常數(shù)，SO₂、O₂的濃度增大分別為0.1mol/L、0.05mol/L，則SO₃的濃度減少量為0.1ml/L，故平衡時SO₃的濃度為0.2mol/L-0.1ml/L=0.1mol/L，故平衡常數(shù)k==0.74；
故答案為：0.74；
（3）SO₂的轉(zhuǎn)化率為80%，則參加反應(yīng)的SO₂為4mol×80%=3.2mol，故參加反應(yīng)的O₂為3.2mol×=1.6mol，故v（O₂）==0.08mol/（L?min）；
計算SO₂、O₂的起始濃度分別為2mol/L、1mol/L，SO₂的濃度變化量為=1.6mol/L，則：
             2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始（mol/L）：2         1       0
變化（mol/L）：1.6       0.8     1.6
平衡（mol/L）：0.4       0.2     1.6
故該溫度下平衡常數(shù)k==80，
故答案為：0.08mol/（L?min）；80．
點評：本題考查化學平衡有關(guān)計算、平衡常數(shù)、反應(yīng)速率計算等，難度不大，（1）關(guān)鍵是利用可逆反應(yīng)的不完全性，運用極限假設(shè)法解答，假設(shè)法是解化學習題的常用方法．