Question

18．某温度时，在2L密闭容器中用O₂和SO₂合成SO₃，它们的物质的量随时间的变化如图甲所示．

（1）列式并计算该反应在0-3min内产物SO₃的平均反应速率0.083mol/（L．min）．
（2）该反应达到平衡时反应物SO₂的转化率α等于90%．
（3）计算在该温度下反应的平衡常数K=294.5L•mol^-1．（保留小数点后一位数字）
（4）已知，合成SO₃是放热反应；图乙所示是改变实验条件后（温度、压强、催化剂）得到的SO₃物质的量随时间变化的曲线，则曲线①、②、③所对应的实验条件改变分别是：①升高温度，②加入催化剂，③增大压强．

Answer 1

分析 （1）据图可知，SO₃在3min时为0.50mol，而容器容积为2L，所以v（SO₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$；
（2）据图可知，第9min时开始达平衡，此时SO₂为0.1mol，所以
参加反应的△n（SO₂）=（1.0-0.1）mol=0.9mol，转化率=$\frac{参加反应的物质的量}{反应初始物质的量}×100%$；
（3）据图可知，第9min时开始达平衡，SO₂为0.1mol，O₂为0.55mol，SO₃为0.9mol，c（SO₂）=$\frac{0.1mol}{2L}$=0.05mol/L、c（O₂）=$\frac{0.55mol}{2L}$=0.275mol/L、c（SO₃）=$\frac{0.9mol}{2L}$=0.45mol/L，根据化学平衡常数公式计算该温度下的平衡常数；
（4）①改变实验条件后，反应速率加快，平衡时SO₃的物质的量小于原平衡的物质的量，说明平衡逆向移动；
②改变实验条件后，平衡时SO₃的物质的量与原平衡相同，但速率加快；
③改变实验条件后，平衡时SO₃的物质的量大于原平衡的物质的量，平衡正向移动，且速率加快．

解答 解：（1）据图可知，SO₃在3min时为0.50mol，而容器容积为2L，所以v（SO₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.50mol}{2L}}{3min}$=0.083mol/（L．min），
故答案为：0.083mol/（L．min）；
（2）据图可知，第9min时开始达平衡，此时SO₂为0.1mol，所以参加反应的△n（SO₂）=（1.0-0.1）mol=0.9mol，转化率=$\frac{参加反应的物质的量}{反应初始物质的量}×100%$=$\frac{0.9mol}{1.0mol}×100%$=90%，故答案为：90%；
（3）据图可知，第9min时开始达平衡，SO₂为0.1mol，O₂为0.55mol，SO₃为0.9mol，c（SO₂）=$\frac{0.1mol}{2L}$=0.05mol/L、c（O₂）=$\frac{0.55mol}{2L}$=0.275mol/L、c（SO₃）=$\frac{0.9mol}{2L}$=0.45mol/L，化学平衡常数K=$\frac{0.45×0.45}{（0.05）^{2}×0.275}$L•mol^-1=294.5 L•mol^-1，
故答案为：294.5 L•mol^-1；
（4）由题目所给图象可知，①改变实验条件后，反应速率加快，平衡时SO₃的物质的量小于原平衡的物质的量，说明平衡逆向移动，应为升高温度所致；
②改变实验条件后，平衡时SO₃的物质的量与原平衡相同，但速率加快，条件为加入催化剂；
③改变实验条件后，平衡时SO₃的物质的量大于原平衡的物质的量，平衡正向移动，且速率加快，故条件应为加压．
故答案为：升高温度；加入催化剂；增大压强．

点评 本题以图象分析为载体考查化学平衡有关计算、化学平衡移动影响因素等知识点，涉及平衡常数的计算、转化率的计算、反应速率计算，根据公式分析解答即可，（4）题要根据反应时间及产物物质的量变化分析解答，题目难度中等．