Question

【題目】已知體積為2L的恒容密閉容器中發生反應：2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)，請根據化學反應的有關原理同答下列問題：

（1）一定條件下，充入2molSO2（g）和2molO2（g），20 s后，測得SO2的體積百分含量為12．5%，則用SO2表示該反應在這20s內的反應速率為____。

（2）下面的敘述可作為判斷（1）中可逆反應達到平衡狀態依據的是（填序號）____。

①v正（SO2）=2v逆（O2）②混合氣體的密度不變③混合氣體的平均相對分子質量不變④各氣體的濃度都不再發生變化

（3）下圖表示該反應的速率（v）隨時間（t）的變化的關系。則下列不同時間段中，SO3的百分含量最高的是（_________）

A、t2→t3) B、t0→t1 C、t5→t6 D、t3→t4

據圖你認為t3時改變的外界條件可能是_____；t6時保持體積不變向體系中充人少量SO3，再次平衡后SO2的體積百分含量比t6時____（填“大”“小”或“等于”）。

（4）下圖中P是可自由平行滑動的活塞。在相同溫度時，向A容器中充入4 molSO3（g），關閉K，向B容器中充入2 molSO3（g），兩容器分別發生反應。已知起始時容器A和B的體積均為aL。試回答：

①反應達到平衡時容器B的體積為1．2aL，容器B中SO3轉化率為____。

②若打開K，一段時間后重新達到平衡，容器B的體積為_____L（連通管中氣體體積忽略不計，且不考慮溫度的影響）。

Answer 1

【答案】0.04mol/(Ls) ③④ B 加入催化劑 小 40% 2.6a

【解析】

(1)設二氧化硫的轉化率為x，則

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

開始：2mol 2mol 0

開始：2xmol xmol 2xmol

平衡：(2-2x)mol (2-x)mol 2xmol

20s后，測得SO2的體積百分含量為12.5%，相同條件下，氣體的體積分數等于物質的量分數，即：，解得x = 0.8，

反應消耗的二氧化硫的物質的量為：2xmol = 2×0.8mol = 1.6mol，再求二氧化硫表示該反應在這20s內的反應速率。

(2)①v正(SO2)=2v逆(O2)，一個正向，一個逆向，且速率等于計量系數，因此為平衡狀態，故①正確；②混合氣體的密度也是時刻不變的，因為反應前后都是氣體，質量守恒，而且體積是固定的，故②錯誤；③該反應前后質量一定，但是正向是氣體物質的量減小的方向，正向移動時相對分子質量增大，當不變就達到平衡，故③正確；④各氣體的濃度不再變化時，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態，故④正確。

⑶A選項，t2→t3，在t1時正逆反應速率都增大，且逆反應速率大于正反應速率，平衡向著逆向移動，說明是升高了溫度，三氧化硫的含量減小，小于t0→t1；B選項，t0→t1時反應達到了初始平衡狀態；C選項，t5→t6，正逆反應速率都減小，正反應速率減小的更多，平衡向著逆向移動，說明是減小了壓強，三氧化硫的含量減小，小于t3→t4；D選項，t3→t4，正逆反應速率都增大且相等，說明使用了催化劑，化學平衡不移動，三氧化硫的含量不變，與t2→t3相等；因此三氧化硫的含量最高的為t0→t1；故B正確。

t3時正逆反應速率都增大，且相等，說明使用了催化劑；t6時保持體積不變向體系中充入少量SO3，相當于增大了壓強，達到平衡時二氧化硫轉化率增大，二氧化硫的百分含量減小，所以再次平衡后SO2的體積百分含量比t6時減小。

⑷①反應達到平衡時容器B的體積為1.2aL，B為恒壓條件下，容器的容積與氣體的物質的量成正比，說明達到平衡時氣體的物質的量為反應前的1.2倍，即平衡時混合氣體的物質的量為2.4mol，氣體物質的量增加了0.4mol，設反應消耗了三氧化硫nmol，則

2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) Δn

2mol 2mol 1mol 1mol

nmol 0.4mol

2mol:nmol = 1mol:0.4mol

解得n = 0.8mol，三氧化硫的轉化率為：。

②若打開K，一段時間后重新達到平衡，在恒溫恒壓條件下，與向B中進入6mol三氧化硫達到的平衡為等效平衡，所以達到平衡時整個容器的容積為：6mol：2mol=V：1.2a，V=3.6a，所以容器B的體積為：3.6a-a = 2.6a。

(1)設二氧化硫的轉化率為x，則

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

開始：2mol 2mol 0

開始：2xmol xmol 2xmol

平衡：(2-2x)mol (2-x)mol 2xmol

20s后，測得SO2的體積百分含量為12.5%，相同條件下，氣體的體積分數等于物質的量分數，即：，解得x = 0.8，

反應消耗的二氧化硫的物質的量為：2xmol = 2×0.8mol = 1.6mol，二氧化硫表示該反應在這20s內的反應速率為：，故答案為：0.04molL-1s-1。

(2)①v正(SO2)=2v逆(O2)，一個正向，一個逆向，且速率等于計量系數，因此為平衡狀態，故①正確；②混合氣體的密度也是時刻不變的，因為反應前后都是氣體，質量守恒，而且體積是固定的，故②錯誤；③該反應前后質量一定，但是正向是氣體物質的量減小的方向，正向移動時相對分子質量增大，當不變就達到平衡，故③正確；④各氣體的濃度不再變化時，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態，故④正確；因此③④正確。

⑶A選項，t2→t3，在t1時正逆反應速率都增大，且逆反應速率大于正反應速率，平衡向著逆向移動，說明是升高了溫度，三氧化硫的含量減小，小于t0→t1；B選項，t0→t1時反應達到了初始平衡狀態；C選項，t5→t6，正逆反應速率都減小，正反應速率減小的更多，平衡向著逆向移動，說明是減小了壓強，三氧化硫的含量減小，小于t3→t4；D選項，t3→t4，正逆反應速率都增大且相等，說明使用了催化劑，化學平衡不移動，三氧化硫的含量不變，與t2→t3相等；因此三氧化硫的含量最高的為t0→t1；故B正確。

t3時正逆反應速率都增大，且相等，說明使用了催化劑；t6時保持體積不變向體系中充入少量SO3，相當于增大了壓強，達到平衡時二氧化硫轉化率增大，二氧化硫的百分含量減小，所以再次平衡后SO2的體積百分含量比t6時減小；故答案為：B；加入催化劑；小；

⑷①反應達到平衡時容器B的體積為1.2aL，B為恒壓條件下，容器的容積與氣體的物質的量成正比，說明達到平衡時氣體的物質的量為反應前的1.2倍，即平衡時混合氣體的物質的量為2.4mol，氣體物質的量增加了0.4mol，設反應消耗了三氧化硫nmol，則

2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) Δn

2mol 2mol 1mol 1mol

nmol 0.4mol

2mol:nmol = 1mol:0.4mol

解得n = 0.8mol，三氧化硫的轉化率為：，故答案為：40%。

②若打開K，一段時間后重新達到平衡，在恒溫恒壓條件下，與向B中進入6mol三氧化硫達到的平衡為等效平衡，所以達到平衡時整個容器的容積為：6mol：2mol=V：1.2a，V=3.6a，所以容器B的體積為：3.6a-a = 2.6a，故答案為：2.6a。