Question

9．t℃时，将2molSO₂和1molO₂通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：2SO₂（g）+O₂（g）$\stackrel{△}{?}$2SO₃（g），△H=-196.6kJ/mol.2min时反应达到化学平衡，此时测得反应物O₂还乘余0.8mol，请填写下列空白：
（1）从反应开始到达化学平衡，生成SO₃的平均反应速率为0.1mol/（L．min）；平衡时SO₂转化率为20%．
（2）下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是（填标号，下同）ABE．
A．容器内压强不再发生变化
B．SO₂的体积分数不再发生变化
C．容器内气体原子总数不再发生变化
D．相同时间内消耗2nmolSO₂的同时消耗nmolO₂
E．相同时间内消耗2nmolSO₂的同时生成nmolO₂
（3）反应达到化学平衡后，以下操作将引起平衡向正反方向移动并能提高SO₂转化率的是AD．
A．向容器中通入少量O₂
B．向容器中通入少量SO₂
C．使用催化剂                         
D．降低温度
E．向容器中通入少量氦气（已知：氦气和SO₂、O₂、SO₃都不发生反应）
（4）t₂℃时，若将物质的量之比n（SO₂）：n（O₂）=1：1的混合气体通入一个恒温恒压的密闭容器中，反应达到平衡时，混合气体体积减少了20%．SO₂的转化率为80%．

Answer 1

分析 （1）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（O₂），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（SO₃），结合方程式计算参加反应SO₂的物质的量，平衡时SO₂转化率=$\frac{转化的物质的量}{起始物质的量}$×100%；
（2）可逆反应到达平衡时，正反应速率等于逆反应速率，平衡混合物中各组成的含量、浓度不变，由此衍生一些其它物理量不变，注意判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，当该物理量由变化到不再变化，说明到达平衡；
（3）根据平衡移动原理进行分析，注意不能只增大二氧化硫的浓度，否则二氧化硫的转化率会降低；
（4）假设SO₂、O₂均为1mol，根据体积减少20%计算平衡时总物质的量减少量，再利用差量法计算参加反应呀二氧化硫物质的量，进而计算二氧化硫的转化率．

解答 解：（1）2min时反应达到化学平衡，还剩余0.8 mo1氧气，则v（O₂）=$\frac{\frac{1mol-0.8mol}{2L}}{2min}$=0.05mol/（L．min），速率之比等于化学计量数之比，则v（SO₃）=2v（O₂）=0.1mol/（L．min），
由方程式可知，参加反应的SO₂为2×（1mol-0.8mol）=0.4mol，故SO₂的转化率为$\frac{0.4mol}{2mol}$×100%=20%
故答案为：0.1mol/（L．min）；20%；
（2）A．该反应为气体物质的量减小的反应，随反应进行容器内压强减小，但容器内压强不变，该反应达到了平衡状态，故A正确；
B．SO₂的体积分数不再发生变化，表明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故B正确；
C．根据原子守恒，原子总数始终不变，所以原子总数不能作为判断平衡状态的依据，故C错误；
D．相同时间内消耗2nmolSO₂的同时消耗nmolO₂，都是指的是正反应方向，反应始终按该比例关系进行，不能作为判断平衡状态的依据，故D错误；
E．相同时间内消耗2nmolSO₂的同时生成nmolO₂，消耗2n mol SO₂同时消耗n mol O₂，相同时间内氧气的生成量与消耗量相等，即正反应速率等于逆反应速率，反应到达平衡，故E正确；
故答案：ABE；
（3）A．向容器中通入少量O₂，即增大氧气的浓度，能使平衡正向移动并能提高SO₂转化率，故A正确；
B．向容器中通入少量SO₂，即增大二氧化硫的浓度，能使平衡正向移动但是能降低了SO₂转化率，故B错误；
C．使用催化剂，不会影响化学平衡的移动，也不会改变二氧化硫的转化率，故C错误；
D．降低温度，化学平衡正向移动，并能提高SO₂转化率，故D正确；
E．向容器中通入少量氦气，当恒容时，各组分的浓度不变，则平衡不移动，故E错误．
故选：AD；
（4）t℃时，若将物质的量之比n（SO₂）：n（O₂）=1：1的混合气体通入一个恒温恒压的密闭容器中，假设SO₂、O₂均为1mol，反应达到化学平衡时，混合气体体积减少了20%，则平衡时气体减少的物质的量为2mol×20%=0.4mol，
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 物质的量减少
2                                                       1
0.8mol                                              0.4mol
故二氧化硫的转化率为$\frac{0.8mol}{1mol}$×100%=80%，
故答案为：80%．

点评 本题考查化学反应速率与化学平衡计算、平衡状态的判断、化学平衡移动与影响因素等，注意理解掌握掌握判断平衡状态的方法，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识解决实际问题的能力．