Question

15．接觸法制硫酸工藝中，其主反應(yīng)在450℃并有催化劑存在下進行：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-190kJ•mol^-1
（1）該熱化學(xué)反應(yīng)方程式的意義是在450℃時，2molSO₂（g）和1molO₂（g）完全反應(yīng)生成2molSO₃（g）時放出的熱量為190kJ．
升高溫度上述反應(yīng)平衡常數(shù)變�。ㄌ睢白兇蟆薄白冃　被颉安蛔儭保�．
（2）下列描述中能說明上述反應(yīng)已達平衡的是bd．
a．v（O₂）_正=2v（SO₃）_逆
b．容器中氣體的平均相對分子質(zhì) 量不隨時間而變化
c．容器中氣體的密度不隨時間而變化
d．容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化
（3）在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，半分鐘后達到平衡，測得容器中含SO₃ 0.18mol，則v（O₂）=0.036mol•L^-1•min^-1；若繼續(xù)通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，則平衡向正反應(yīng)方向移動（填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”），再次達到平衡后，0.36mol＜n（SO₃）＜0.40mol．

Answer 1

分析 （1）熱化學(xué)方程式應(yīng)注明反應(yīng)熱的測定條件、聚集狀態(tài)、反應(yīng)熱的數(shù)值、單位、符號，其化學(xué)計量數(shù)表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，吸熱反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，放熱反應(yīng)則相反；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志：正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，平衡混合物中各組成成分的含量不變來判斷；
（3）化學(xué)反應(yīng)速率的定義求出氧氣的速率；根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素來判斷平衡移動方向，利用極限法求出再次達平衡后n（SO₃）的范圍．

解答 解：（1）熱化學(xué)方程式表明化學(xué)反應(yīng)所放出或吸收熱量的化學(xué)方程式，反應(yīng)熱的測量與溫度有關(guān)，應(yīng)注明溫度，各物質(zhì)化學(xué)式前的化學(xué)計量數(shù)表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱也不相同，應(yīng)注明聚集狀態(tài)，+190kJ表示放出190kJ的熱量，該熱化學(xué)方程式的意義是：在450℃時，2molSO₂氣體和1molO₂氣體完全反應(yīng)生成2molSO₃氣體時放出的熱量為190kJ，化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，吸熱反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，放熱反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小，
故答案為：在450℃時，2molSO₂氣體和1molO₂氣體完全反應(yīng)生成2molSO₃氣體時放出的熱量為190kJ；變小；
（2）化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志：正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，平衡混合物中各組成成分的含量不變來判斷，
a．v_正（O₂）=2v_正（SO₃）均為正反應(yīng)速率，不能判斷是否達到平衡，故a錯誤；
b．容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化，說明平衡混合物中各組成成分含量不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．氣體的密度=$\frac{m}{V}$，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)過程中氣體的總質(zhì)量不變，容器體積不變，氣體的密度不會發(fā)生變化，故容器中氣體的密度不隨時間而變化，不能判斷反應(yīng)是否達到平衡，故c錯誤；
d．該反應(yīng)為氣體的分子總數(shù)減少的反應(yīng)，當(dāng)容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化時，平衡混合物中各組成成分含量不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：bd；
（3）當(dāng)生成0.18molSO₃時，參加反應(yīng)的氧氣的物質(zhì)的量為x，
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
        1        2
        x      0.18mol
x=$\frac{0.18mol×1}{2}$=0.09mol
v（O₂）=$\frac{\frac{0.09mol}{5L}}{0.5min}$=0.036mol．L^-1•min^-1；
繼續(xù)通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，容器內(nèi)壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應(yīng)方向移動；
用極限法求出n（SO₃）的范圍，
假設(shè)平衡不移動，此時n（SO₃）=0.18×2=0.36mol，
假設(shè)0.40molSO₂完全生成SO₃，根據(jù)反應(yīng)方程式2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）可知，n（SO₃）=0.4mol，
所以再次達到平衡時，0.36mol＜n（SO₃）＜0.40mol．                                   
故答案為：0.036；向正反應(yīng)方向；0.36；0.40．

點評 本題考查了化學(xué)平衡的計算、化學(xué)平衡的影響因素及化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷等知識，題目難度中等，注意掌握化學(xué)平衡及其影響因素，明確化學(xué)反應(yīng)速率的概念及計算方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計算能力．