Question

13．已知2SO₂（g）十O₂（g）$?_{催化劑}^{加熱}$  2SO₃（g）反應(yīng)過程的能量變化如圖所示．請回答下列問題：
（1）1mol SO₂（g）氧化為1mol SO₃（g）放出的熱量為99.00kJ•mol^-1，
寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2SO₂（g）十O₂（g）?2SO₃（g）△H=-198.00 kJ/mo1．
（2）①在圖中標(biāo)出該反應(yīng)的活化能E和反應(yīng)熱△H；
②該反應(yīng)通常用V₂O₅作催化劑，加V₂O₅會使圖中B點(diǎn)升高還是降低，請?jiān)趫D中畫圖表示出來，并進(jìn)行必要的標(biāo)注．
（3）能夠說明在恒溫恒容條件下，上述反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是AC．
A．容器中氣體總壓強(qiáng)不變                 B．容器中混合氣體的密度不變
C．每生成1mol SO₃的同時(shí)生成1molSO₂D．SO₂、O₂、SO₃的物質(zhì)的量之比為2：1：2
（4）在400℃，常壓下，向體積為2L的密閉容器中充入2mol SO₂（g）和1.92mol O₂（g），充分反應(yīng)后，達(dá)平衡時(shí)測得還有0.04molL^-1 SO₂剩余，求該反應(yīng)在平衡時(shí)O₂的轉(zhuǎn)化率及SO₃的物質(zhì)的量濃度（要求寫出三段式計(jì)算過程）．

Answer 1

分析 （1）2mol二氧化硫反應(yīng)放出熱量為99kJ×2=198kJ，注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書寫熱化學(xué)方程式；
（2）①高出反應(yīng)物能量為活化能，生成物與反應(yīng)物之間的能量之差為焓變；
②使用催化劑降低活化能，但反應(yīng)熱不變；
（3）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達(dá)平衡；
（4）在400℃，常壓下，向體積為2L的密閉容器中充入2mol SO₂（g）和1.92mol O₂（g），充分反應(yīng)后，達(dá)平衡時(shí)測得還有0.04molL^-1 SO₂剩余，則：
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始濃度（mol/L）：1      0.96     0
變化濃度（mol/L）：0.96   0.48    0.96
平衡濃度（mol/L）：0.04   0.48    0.96
轉(zhuǎn)化率=$\frac{濃度變化量}{起始濃度}$×100%．

解答 解：（1）2mol二氧化硫反應(yīng)放出熱量為99.00kJ×2=198.00kJ，熱化學(xué)方程式為：2SO₂（g）十O₂（g）?2SO₃（g）△H=-198.00 kJ/mo1，
故答案為：2SO₂（g）十O₂（g）?2SO₃（g）△H=-198.00 kJ/mo1；
（2）①高出反應(yīng)物能量為活化能，生成物與反應(yīng)物之間的能量之差為焓變；②使用催化劑降低活化能，但反應(yīng)熱不變，如圖所示：，
故答案為：；
（3）A．隨反應(yīng)進(jìn)行，氣體物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下壓強(qiáng)減小，容器中氣體總壓強(qiáng)不變，說明到達(dá)平衡，故A正確；
B．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，容器中混合氣體的密度始終不變?yōu)槎ㄖ�，故B錯(cuò)誤；
C．每生成1mol SO₃的同時(shí)生成1molSO₂，而生成1mol SO₃的同時(shí)消耗1molSO₂，二氧化硫的生成速率與消耗速率相等，反應(yīng)到達(dá)平衡，故C正確；
D．平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量關(guān)系與起始物質(zhì)的量及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，平衡時(shí)不一定為化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故D錯(cuò)誤，
故選：AC；
（4）在400℃，常壓下，向體積為2L的密閉容器中充入2mol SO₂（g）和1.92mol O₂（g），充分反應(yīng)后，達(dá)平衡時(shí)測得還有0.04molL^-1 SO₂剩余，則：
                 2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始濃度（mol/L）：$\frac{2}{2}$=1   $\frac{1.92}{2}$=0.96    0
變化濃度（mol/L）：0.96   0.48        0.96
平衡濃度（mol/L）：0.04   0.48        0.96
O₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.48mol/L}{0.96mol/L}$×100%=50%
c（SO₃）_平=0.96mol/L
答：平衡時(shí)O₂的轉(zhuǎn)化率為50%，SO₃的物質(zhì)的量濃度為0.96mol/L．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)反應(yīng)是能量變化、熱化學(xué)方程式書寫等，注意判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達(dá)平衡．