Question

一定溫度下,向一容積為5 L的恒容密閉容器中充入0.4 mol SO2和0.2 mol O2,發生反應:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196 kJ·mol-1。當反應達到平衡時,容器內壓強變為起始時的0.7倍。請回答下列問題:

(1)判斷該反應達到平衡狀態的標志是 (填字母)。

a.SO2、O2、SO3三者的濃度之比為2∶1∶2

b.容器內氣體的壓強不變

c.容器內混合氣體的密度保持不變

d.SO3的物質的量不再變化

e.SO2的生成速率和SO3的生成速率相等

(2)①SO2的轉化率為 ;②達到平衡時反應放出的熱量為 ;③此溫度下該反應的平衡常數K= 。 

(3)如圖表示平衡時SO2的體積分數隨壓強和溫度變化的曲線,則:

①溫度關系:T1 T2(填“＞”、“＜”或“=”,下同);

②平衡常數關系:KA KB,KA KD。

 

Answer 1

(1)b、d、e (2)①90% ②35.28 kJ ③20 250

(3)①＜ ②= ＞

【解析】(1)SO2、O2、SO3三者濃度比為2∶1∶2,與平衡狀態無必然聯系,不能作為建立平衡的標志,容器內氣體壓強隨反應進行而變化,氣體壓強不變,則建立平衡;氣體總質量不變,容器體積不變,混合氣體密度也不變,不能作為平衡狀態標志;SO3的物質的量是隨反應進行而發生變化的,當其不變時,表示反應已建立平衡;SO2的生成速率是v(SO2)逆,SO3生成速率是v(SO3)正,而v(SO2)正=v(SO3)正,則有v(SO2)逆=v(SO2)正,這是平衡建立的根本標志。所以可作為平衡狀態標志的是b、d、e。

(2) 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)

起始(mol) 0.4 0.2 0

變化(mol) x x/2 x

平衡(mol) 0.4-x 0.2-x/2 x

T、V恒定,氣體的壓強之比等于物質的量之比=,解得x=0.36,故SO2轉化率為:×100%=90%。放出熱量為: kJ·mol-1×0.4 mol×90%=35.28 kJ,K===20 250。

(3)該反應是放熱反應,溫度升高平衡左移,SO2體積分數增大,所以T2＞T1,平衡常數只與溫度有關,溫度不變,K值不變,則KA=KB,升溫,平衡左移,K值減小,KA＞KD。