Question

在一個(gè)容積固定的反應(yīng)器中，有一可左右滑動(dòng)的密封隔板，兩側(cè)進(jìn)行如圖所示的反應(yīng)（均加有適量的新型固體催化劑，其體積可忽略不計(jì)）
（1）若開(kāi)始時(shí)左側(cè)投入2molSO₂、1molO₂，右側(cè)投入1molN₂、4molH₂，達(dá)到平衡后（兩側(cè)溫度相同），隔板是否可能處于中央

 

（填“可能或不可能”）
（2）起始時(shí)投入2molSO₂、1molO₂；1molN₂、2molH₂，達(dá)到平衡后，隔板仍處于中央，則SO₂的轉(zhuǎn)化率和N₂的轉(zhuǎn)化率之比為

 

（填數(shù)字）
（3）若起始時(shí)投入2molSO₂、1molO₂，欲用簡(jiǎn)單方法粗略測(cè)定平衡時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率，則可將左側(cè)的平衡混合氣體中通入足量的

 

（填序號(hào)）
A．氫氧化鈉溶液           B．氯化鋇溶液   C．98.3%的濃硫酸           D．硝酸鋇混合溶液
（4）若起始時(shí)投入2molSO₂、1molO₂；1molN₂、amolH₂、0.1molNH₃，起始時(shí)右側(cè)體積小于左側(cè)體積，當(dāng)a值在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，均可通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)器溫度，使左右兩側(cè)反應(yīng)都達(dá)到平衡，且平衡時(shí)隔板處于中央，此時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率與N₂的轉(zhuǎn)化率之比為5：1，求a的取值范圍

 

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Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）若隔板處于中央，則左、右兩室中混合氣體的總物質(zhì)的量相等，利用極限法分析右室中混合氣體物質(zhì)的量的極小值，與左室中混合氣體總物質(zhì)的量相比較，據(jù)此進(jìn)行判斷；
（2）達(dá)到平衡后，隔板仍處于中央，則左、右兩室中混合氣體的總物質(zhì)的量相等，即左、右兩室混合氣體物質(zhì)的量減少量相等，假定減少量為ymol，利用差量法計(jì)算參加反應(yīng)的SO₂、N₂，進(jìn)而計(jì)算二者轉(zhuǎn)化率之比；
（3）混合氣體中二氧化硫、三氧化硫總物質(zhì)的量為2mol，所用試劑能夠確定二氧化硫、三氧化硫的質(zhì)量則可以測(cè)定平衡時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率，據(jù)此解答；
（4）起始時(shí)右側(cè)體積小于左側(cè)體積，則右室混合氣體總物質(zhì)的量小于左室中混合氣體總物質(zhì)的量，左右兩側(cè)反應(yīng)都達(dá)到平衡，且平衡時(shí)隔板處于中央，則左、右兩室中混合氣體的總物質(zhì)的量相等，令氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為b，則二氧化硫轉(zhuǎn)化率為5b，利用差量法表示平衡時(shí)兩室中混合氣體減少量，再根據(jù)兩室中氣體物質(zhì)的量相等列方程，由于是可逆反應(yīng)，故5b×2＜2、b×3＜a，聯(lián)立解答．

解答： 解：（1）隔板處于中央，則左、右兩室中混合氣體的總物質(zhì)的量相等，若右室中氮?dú)馔耆�轉(zhuǎn)化時(shí)，右室中混合氣體物質(zhì)的量達(dá)極小值，
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g） 物質(zhì)的量減小
1                        1+3-2=2
1mol                      2mol
故若右室中氮?dú)馔耆�轉(zhuǎn)化，混合氣體物質(zhì)的量=1+4mol-2mol=3mol，左室中沒(méi)有反應(yīng)時(shí)，混合氣體總物質(zhì)的量為3mol，故平衡時(shí)，右室中氣體總物質(zhì)的量大于左室，隔板不可能處于中央，
故答案為：不可能；
（2）達(dá)到平衡后，隔板仍處于中央，則左、右兩室中混合氣體的總物質(zhì)的量相等，即左、右兩室混合氣體物質(zhì)的量減少量相等，假定減少量為ymol，則：
左室：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₂（g） 物質(zhì)的量減小
     2                          1
     2ymol                      ymol
右室：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g） 物質(zhì)的量減小
     1                          2
    0.5y mol                   ymol
故SO₂與N₂轉(zhuǎn)化率之比=

2ymol

2mol

：

0.5ymol

1mol

=2：1，
故答案為：2：1；
（3）混合氣體中二氧化硫、三氧化硫總物質(zhì)的量為2mol，所用試劑能夠確定二氧化硫、三氧化硫的質(zhì)量則可以測(cè)定平衡時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率，
A．利用氫氧化鈉溶液增重，可以測(cè)定二氧化硫、三氧化硫總質(zhì)量，二者總物質(zhì)的量為2mol，可以計(jì)算確定各自質(zhì)量，可以測(cè)定二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故A正確；
B．氯化鋇溶液吸收三氧化硫得到硫酸鋇沉淀，可以確定三氧化硫質(zhì)量，可以測(cè)定二氧化硫轉(zhuǎn)化率，故B正確；
C．98.3%的濃硫酸收三氧化硫，可以確定三氧化硫質(zhì)量，可以測(cè)定二氧化硫轉(zhuǎn)化率，故C正確；
D．硝酸鋇混合溶液吸收三氧化硫得到硫酸鋇沉淀，同時(shí)有硝酸生成，可以氧化二氧化硫，得到硫酸鋇沉淀，不能確定二氧化硫或三氧化硫的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤，
故答案為：ABC；
（4）起始時(shí)右側(cè)體積小于左側(cè)體積，則右室混合氣體總物質(zhì)的量小于左室中混合氣體總物質(zhì)的量，則：2mol+1mol＞1mol+amol+0.1mol，解得a＜1.9，
左右兩側(cè)反應(yīng)都達(dá)到平衡，且平衡時(shí)隔板處于中央，則左、右兩室中混合氣體的總物質(zhì)的量相等，令氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為b，則二氧化硫轉(zhuǎn)化率為5b，則：
左室：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₂（g） 物質(zhì)的量減小
     2                          1
     2mol×5b                   5bmol
右室：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g） 物質(zhì)的量減小
     1       3                   2
    bmol     3b                  2bmol
所以，2mol+1mol-5bmol=1mol+amol+0.1mol-2bmol，故1.9-3b=a，由于是可逆反應(yīng)，故5b×2＜2、b×3＜a，聯(lián)立得a＞1.3，
綜上所述，可得1.3＜a＜1.9，
故答案為：1.3＜a＜1.9．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，側(cè)重考查學(xué)生分析解決問(wèn)題能力，充分利用左右兩室氣體的物質(zhì)的量關(guān)系，注意極限法與可逆反應(yīng)特點(diǎn)運(yùn)用，難度中等．