题目内容

工业上制取三氧化硫反应的热化学方程式为:
2SO2(g)十O2(g) 2SO3(g)     △H=-198kJ·mol-1
(1)能够说明在恒温恒容条件下,上述反应已经达到化学平衡状态的是       (填序号)。
A.每生成1mol SO3的同时生成0.5mol O2
B.容器中混合气体的密度不变
C.SO2、O2、SO3的物质的量之比为2:1:2
D.容器中气体总压强不变
(2)400℃,1.01×105Pa下,上述反应中n(SO3)和n(O2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是        (填序号)。

A.点a的正反应速率比点b的大
B.点c处反应达到平衡状态
C.点d和点e处的n(O2)相同
D.500℃,1.01×105Pa下,反应达到平衡时,n(SO3)比图中e点的值大
(3)已知该反应的K(400℃)=7200mol-1·L。在400℃时,容积为1.0L的密闭容器中充入0.05mol SO2(g)和0.03mol O2(g),反应一段时间后,有0.04mol SO3生成。此时,该反应      (填“是”、“否”或“无法判断”)达到化学平衡状态,理由是                                                       

(1)AD(2分)(2)AC(2分)
(3)否(2分),400℃时,浓度熵Q=1600mol-1·L,而K(400℃)=7200mol-1·L,Q<K,反应没有达到平衡状态;(2分)

解析试题分析:(1)A、每生成1mol SO3的同时生成0.5mol O2,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故A正确;B、容器是恒容的,无论反应是否达到平衡状态,混合物的质量始终不变,容器的体积不变,导致密度始终不变,所以不是达到平衡状态的标志,故B错误;C、SO2、O2与SO3的物质的量之比为2:1:2,这与反应的初始物质的量以及反应的转化程度有关,不能确定是否达到平衡,故C错误;D、该反应是一个反应前后气体体积改变的化学反应,当反应达到平衡状态时,各物质的量不变,导致容器中压强不随时间的变化而改变,故D正确;故选:AD;
(2)A.反应物浓度越大,反应速率越快,故a点时刻的正反应速率比b点时刻的大,故A正确;B.a、b、c三点未到达平衡状态,反应向正反应进行,故B错误;C.d、e两点处于平衡状态,温度相同,C(O2)相等,n(O2)相同,故C正确;D.该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应移动,平衡时三氧化硫的物质的量减小,故D错误;故答案为:AC;
(3)             2SO2(g)十O2(g)2SO3
起始(mol/L)        0.05          0.03           0 
反应(mol/L)        0.04          0.02           0.04
一段时间后(mol/L)0.01          0.01          0.04
400℃时,浓度熵Q==1600mol-1·L>K(400℃)=7200mol-1·L,反应没有达到平衡。
考点:考查化学平衡常数及化学平衡状态的判断、化学平衡图象。

练习册系列答案
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煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。
已知:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表:

温度/℃
 
400
 
500
 
800
 
平衡常数K
 
9.94
 
9
 
1
 
试回答下列问题:
(1)在800℃发生上述反应,以表中的物质的量投入恒容反应器,其中向正反应方向移动的有    (选填A、B、C、D、E);
 
 
n(CO)
 
n(H2O)
 
n(H2
 
n(CO2
 
A
 
1
 
5
 
2
 
3
 
B
 
2
 
2
 
1
 
1
 
C
 
3
 
3
 
0
 
0
 
D
 
0.5
 
2
 
1
 
1
 
E
 
3
 
1
 
2
 
1
 
(2)在1L密闭容器中通入10 molCO和10 mol水蒸气,在500℃下经过30s达到平衡,则30s内CO的平均反应速率为              
(3)已知在一定温度下,C(s)+CO2(g)2CO(g)平衡常数K;K的表达式             
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) 平衡常数K1
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)平衡常数K2
则K、K1、K2之间的关系是:    
(4)某温度下C(s)+CO2(g)2CO(g)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
A.c(CO2)=c(CO)            B.K不变                C.容器中的压强不变
D.v(CO)=2v(CO2)       E.c(CO)保持不变         F.混合气体相对分子质量不变
(5)如图1所示,在甲、乙两容器中都充入1molC和1molCO2,并使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应C(s)+CO2(g)2CO(g),并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中
CO2的转化率随时间变化的图像如图2所示,请在图2中画出乙容器中CO2的转化率随时间变化的图像。

图1                                       图2

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