Question

【題目】300 ℃時，將2 mol SO2、1 mol O2混合于2 L的恒容密閉容器中，發生反應2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)　ΔH，2 min末達到平衡，測得SO2的轉化率為60%。請根據化學反應的有關原理回答下列問題：

（1）能證明反應已經達到平衡狀態的是________。

① c(SO2)∶c(O2)∶c(SO3) = 2∶1∶2

②單位時間內生成n mol SO3的同時消耗n mol SO2

③反應速率v(SO3) = 2v(O2)

④溫度和體積一定時，容器內壓強不再變化

⑤溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化

（2）下圖表示該反應的速率(v)隨時間(t)變化的關系:

據圖分析；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入少量He，平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移動。SO2含量最高的區間是______(填“t0~t1”、“t2~t3”、“t3~t4”或“t5~t6”)。

（3）300 ℃時，該反應的平衡常數為________，若升高溫度該反應的平衡常數減小，則ΔH___0(填“大于”、“小于”或“不確定”)。

（4）如果在相同條件下，上述反應從逆反應方向開始進行，開始時加入SO2 0.6 mol、SO3 1.4 mol，若使平衡時各物質的量濃度與原來平衡相同，則還應加入O2________mol。

Answer 1

【答案】 ④⑤ 加催化劑 不 t5~t6 11.25 小于 0.3

【解析】試題分析：（1）①c(SO2):c(O2):c(SO3)＝2:1:2并不能說明正逆反應速率相等，因此不一定達到平衡狀態，①錯誤；②單位時間內生成nmol SO3的同時消耗nmol SO2，均表示正反應速率，因此不一定達到平衡狀態，②錯誤；③反應速率2v(SO3)＝v(O2)沒有表明反應速率方向，因此不一定達到平衡狀態，③錯誤；④正反應是體積減小的，所以溫度和體積一定時，容器內壓強不再變化可說明反應達到平衡狀態，④正確；⑤密度是混合氣體的質量和容器容積的比值，反應前后質量不變，溫度和壓強一定時，容器容積是變化的，因此混合氣體的密度不再變化能說明反應達到平衡狀態，⑤正確，答案選④⑤；

（2）t3時正逆反應速率均增大，且增大程度相同，平衡不移動。由于正反應是體積減小的，所以改變的外界條件可能是使用了催化劑。t6時保持體積不變向體系中充入少量He氣，各物質的濃度不變，平衡不移動。根據圖像可知平衡一直向逆反應方向進行，所以SO2%含量最高的區間是t5～t6。

（3） 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

起始濃度（mol/L） 1 0.5 0

轉化濃度（mol/L） 0.6 0.3 0.6

平衡濃度（mol/L） 0.4 0.2 0.6

所以300℃時，該反應的平衡常數為。若升高溫度該反應的平衡常數減小，這說明平衡向逆反應方向進行，所以正反應是放熱反應，則ΔH小于0。

（4）如果在相同條件下，上述反應從逆反應方向進行，開始時加入SO20.6 mol加入SO31.4 mol，若使平衡時各物質的量濃度與原來平衡相同，則完全轉化后應該是2mol二氧化硫和1mol氧氣。1.4mol三氧化硫完全轉化后生成1.4mol二氧化硫和0.7mol氧氣，還應加入O21mol－0.7mol＝0.3mol。