Question

500℃時，將SO₂和O₂置于一容積固定為2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過程中SO₂、O₂和SO₃物質(zhì)的量變化如圖所示，測得此溫度下0～10min內(nèi)共放出熱量為a kJ．
（1）寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）反應(yīng)在10min至15min時間段，SO₃的反應(yīng)速率為

 

．
（3）根據(jù)曲線變化趨勢看出，反應(yīng)進(jìn)行至25min時，采取的措施為

 

，達(dá)到新平衡后與原平衡相比SO₂的體積分?jǐn)?shù)

 

（填“變小”“變大”“不變”）．
（4）不考慮25min后的變化情況，下列說法正確的是

 

（填序號）．
a．其他條件不變，反應(yīng)在絕熱容器中進(jìn)行達(dá)到平衡時SO₂的轉(zhuǎn)化率更大
b．其他條件不變，若在容積可變的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，SO₃的產(chǎn)量和平衡常數(shù)均增大
c．其他條件不變，向該密閉容器充入1mol 氦氣，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動
d．其他條件不變，若將起始反應(yīng)物的量加倍，達(dá)新平衡時O₂的濃度小于0.15mol/L
（5）若保持其他條件不變，起始時充入a mol SO₂、b mol O₂、c mol SO₃，欲使平衡混合物中各組成與20～25min段相同，則a、b應(yīng)滿足的關(guān)系為

 

，b的取值范圍是

 

，且欲使開始時該反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，c的取值范圍是

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）由圖可知，在0～10min內(nèi)參加反應(yīng)的SO₂為0.6mol-0.5mol=0.1mol，此時放出的熱為a kJ，由此可計算出△H的值，進(jìn)而寫出熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)v=

△n V

△t

計算；
（3）根據(jù)曲線變化趨勢看出，反應(yīng)進(jìn)行至25min時，氧氣的物質(zhì)的量瞬間增大，而另外兩種物質(zhì)沒有變化，所以此時改變的條件為增加氧氣的量，平衡正向移動，SO₂的體積分?jǐn)?shù)減小，據(jù)此答題；
（4）a．其他條件不變，反應(yīng)在絕熱容器中進(jìn)行，反應(yīng)體系的溫度升高，平衡逆向移動，所以達(dá)到平衡時SO₂的轉(zhuǎn)化率更大減小；
b．其他條件不變，若在容積可變的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，所以不變化；
c．其他條件不變，向該密閉容器充入1mol 氦氣，由于體積沒有變化，各物質(zhì)濃度也不變，所以平衡不移動；
d．其他條件不變，若將起始反應(yīng)物的量加倍，體系壓強(qiáng)增大，平衡正向移動，達(dá)新平衡時O₂的濃度小于0.15mol/L；
（5）由圖可知二氧化硫、氧氣的起始物質(zhì)的量分別為0.6mol、0.4mol，由于恒溫恒容下的等效平衡，應(yīng)滿足二者起始濃度之比為2：1，且將三氧化硫完全轉(zhuǎn)化為二氧化硫和氧氣時，總的二氧化硫的物質(zhì)的量、氧氣的物質(zhì)的量與起始的二氧化硫、氧氣起始物質(zhì)的量對應(yīng)相等；要使反應(yīng)逆向進(jìn)行，生成物的物質(zhì)的量比平衡時的物質(zhì)的量要多一些，據(jù)此判斷；

解答： 解：（1）由圖可知，在0～10min內(nèi)參加反應(yīng)的SO₂為0.6mol-0.5mol=0.1mol，此時放出的熱為a kJ，1molSO₂參加反應(yīng)可以放出10aKJ的熱量，所以熱化學(xué)方程式為：2SO₂（g）+O₂（g）

500℃

2SO₃（g）△H=-20a kJ/mol，故答案為：2SO₂（g）+O₂（g）

500℃

2SO₃（g）△H=-20a kJ/mol；
（2）10min至15min時間段，SO₃的變化的物質(zhì)的量為0.35mol-0.1mol=0.25mol，根據(jù)v=

△n V

△t

可知SO₃的反應(yīng)速率為

0.25mol 2L

5min

=0.025 mol/（L?min），故答案為：0.025 mol/（L?min）；
（3）根據(jù)曲線變化趨勢看出，反應(yīng)進(jìn)行至25min時，氧氣的物質(zhì)的量瞬間增大，而另外兩種物質(zhì)沒有變化，所以此時改變的條件為增加氧氣的量，平衡正向移動，SO₂的體積分?jǐn)?shù)減小，故答案為：補(bǔ)充氧氣； 變��；
（4）a．其他條件不變，反應(yīng)在絕熱容器中進(jìn)行，反應(yīng)體系的溫度升高，平衡逆向移動，所以達(dá)到平衡時SO₂的轉(zhuǎn)化率更大減小，故a錯誤；
b．其他條件不變，若在容積可變的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，所以不變化，故b錯誤；
c．其他條件不變，向該密閉容器充入1mol 氦氣，由于體積沒有變化，各物質(zhì)濃度也不變，所以平衡不移動，故c錯誤；
d．其他條件不變，若將起始反應(yīng)物的量加倍，體系壓強(qiáng)增大，平衡正向移動，達(dá)新平衡時O₂的濃度小于0.15mol/L，故d正確；
故選d；
（5）由圖可知二氧化硫、氧氣的起始物質(zhì)的量分別為0.6mol、0.4mol，由于恒溫恒容下的等效平衡，應(yīng)滿足二者起始濃度之比為2：1，且將三氧化硫完全轉(zhuǎn)化為二氧化硫和氧氣時，總的二氧化硫的物質(zhì)的量、氧氣的物質(zhì)的量與起始的二氧化硫、氧氣起始物質(zhì)的量對應(yīng)相等，即有a+c=0.6，b+

1

2

c=0.4，所以有2b-a=0.2，因為a、c均大于0，所以0.1≤b≤0.4，要使反應(yīng)逆向進(jìn)行，生成物的物質(zhì)的量比平衡時的物質(zhì)的量要多一些，在20～25min段時，三氧化硫的物質(zhì)的量為0.5mol，所以有0.5＜c≤0.6，故答案為：2b-a=0.2； 0.1≤b≤0.4；  0.5＜c≤0.6；

點評：本題主要考查了可逆反應(yīng)中反應(yīng)熱的計算、化學(xué)反應(yīng)速率的計算、等效平衡原理的應(yīng)用，有一定的綜合性，難度中等．