Question

【題目】(I)硫酸生產(chǎn)中，SO2催化氧化生成SO3：

2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0某溫度下，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如下圖所示。根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題：

（1）將2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密閉容器中，反應(yīng)達(dá)平衡后，體系總壓強(qiáng)為0.10 MPa。該反應(yīng)的平衡常數(shù)等于 ______________________。(不需要寫表達(dá)式)

（2）平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，平衡常數(shù)K(A)___________ K(B)(填“＞”、“＜”或“＝”)。

（3）此反應(yīng)在恒溫密閉的裝置中進(jìn)行，能充分說(shuō)明此反應(yīng)已達(dá)到平衡的標(biāo)志是______。

A．接觸室中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變

B．接觸室中SO2、O2、SO3的濃度相同

C．接觸室中SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量之比為2∶1∶2

D．接觸室中壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而變化

(II)已知工業(yè)制氫氣的反應(yīng)為CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，反應(yīng)過(guò)程中能量變化如下圖所示。在500 ℃時(shí)的平衡常數(shù)K＝9。若在2 L的密閉容器中CO和水蒸氣的起始濃度都是0.1 mol/L，10 min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)。

（4）增加H2O(g)的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

（5）平衡常數(shù)的表達(dá)式K＝_______。400 ℃時(shí)平衡常數(shù)K________9(填“>”、“<” 或“＝”)。

（6）已知2H2(g)＋O2(g) 2H2O (g)　ΔH＝－484 kJ/mol。結(jié)合上圖寫出CO完全燃燒生成CO2的熱化學(xué)方程式：_____________________________________________。

Answer 1

【答案】800 = AD 增大 > 2CO(g)+O2(g)2CO2(g)△H=566kJ/mol

【解析】

(I)（1）反應(yīng)達(dá)平衡后，體系總壓強(qiáng)為0.10MPa，由圖可知，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率α=0.80，利用三段式表示出平衡時(shí)反應(yīng)混合物各組分的物質(zhì)的量，再計(jì)算平衡時(shí)反應(yīng)混合物各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
（2）平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，改變的是壓強(qiáng)，平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
（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（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，據(jù)此判斷；

(II)（4）增大反應(yīng)物H2O(g)的濃度，平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大；
（5）化學(xué)平衡常數(shù)是用生成物濃度的冪次方除以反應(yīng)物濃度的冪次方，從圖上可見(jiàn)反應(yīng)放熱，降溫平衡正向移動(dòng)，K增大；

（6）利用蓋斯定律，從待求反應(yīng)出發(fā)，分析待求反應(yīng)中的反應(yīng)物和生成物在已知反應(yīng)中的位置，通過(guò)相互加減可得。

(I)（1）反應(yīng)達(dá)平衡后，體系總壓強(qiáng)為0.10MPa，由圖可知，此時(shí)SO2的平衡轉(zhuǎn)化率α=0.80，則參加反應(yīng)的二氧化硫?yàn)?/span>2mol×80%=1.6mol，可列三段式：

所以平衡時(shí)濃度：c(SO2)=0.04mol/L，c(O2)=0.02mol/L，c(SO3)=0.16mol/L，故平衡常數(shù)；

故答案為：800；
（2）平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，改變的是壓強(qiáng)，平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故平衡常數(shù)K(A)=K(B)；

故答案為：=；
（3）A. 氣體的總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進(jìn)行，氣體的物質(zhì)的量減小，平均相對(duì)分子質(zhì)量增大，平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故A正確；
B. 平衡時(shí)接觸室中SO2、O2的濃度一定不相同，開始物質(zhì)的量為2：1，按2：1反應(yīng)，平衡時(shí)二者的物質(zhì)的量之比為2：1，濃度之比為2：1，故B錯(cuò)誤；
C. 平衡時(shí)接觸室中SO2、O2、SO3物質(zhì)的量之比可能為2：1：2，可能不是2：1：2，與二氧化硫的轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D. 隨反應(yīng)進(jìn)行，氣體的物質(zhì)的量減小，接觸室中壓強(qiáng)減小，壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而變化，說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故D正確．
故答案為：AD；

(II)（4）增大反應(yīng)物H2O(g)的濃度，平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大；

故答案為：增大；

（5）化學(xué)平衡常數(shù)是用生成物濃度的冪次方除以反應(yīng)物濃度的冪次方，則；從圖上可見(jiàn)反應(yīng)放熱，降溫平衡正向移動(dòng)，K增大；

故答案為：；>；

（6）已知：①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=41kJ/mol；

②2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H= 484kJ/mol；

根據(jù)蓋斯定律①×2+②得：2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H=566kJ/mol；

故答案為：2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H=566kJ/mol。