Question

一定温度下，将0.4molSO₂和0.2molO₂放入固定容积为2L的密闭容器中，发生反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol，反应中SO₃的物质的量浓度的变化情况如图：
（1）达到平衡时该反应放出的能量为______kJ，若将题给条件改为恒温恒压，则达到平衡时放出的能量将______（填“增多”、“减少”或“不变”）．
（2）该条件下，反应的化学平衡常数K=______．
（3）下列有关说法正确的是______．
a．容器中SO₃的百分含量保持不变和混合气体的密度保持不变都可以说明反应达到平衡
b．使用催化剂不能提高SO₂的转化率，但可以提高SO₃的产量
c．若恒温恒压，向容器中充入Ar，SO₂的转化率减小
d．向原平衡体系中再充入一定量的O₂，平衡正向移动，则SO₃的体积分数一定增大
e．向容器再充入0.4mol SO₂和0.2molO₂，则达到平衡时c（SO₃）＞0.2mol/L
（4）反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，则SO₃的物质的量浓度不可能为______．
a．0.20mol/L    b．0.12mol/L    c．0.10mol/L      d．0.08mol/L
（5）在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，若在第8分钟末达到新的平衡（此时SO₃的浓度约为0.25mol/L），请在图中画出第5分钟末达到此平衡时SO₃浓度的变化曲线．

Answer 1

【答案】分析：（1）依据图象分析平衡时C（SO₃）=0.1mol/L，平衡生成三氧化硫物质的量=0.1mol/L×2L=0.2mol；依据化学平衡的三段式列式计算二氧化硫参加反应的物质的量，结合热化学方程式计算反应放出的热量；恒温恒压条件下，反应是压强减小的反应，保持恒压平衡正向进行反应放出的热量比恒温恒容时大；
（2）结合化学平衡的三段式计算平衡状态下个物质的平衡浓度，结合平衡常数计算得到；
（3）a、三氧化硫百分含量保持不变可以说明反应达到平衡，混合气体的密度保持不变不能证明反应达到平衡；
b、催化剂只改变反应速率．不改变化学平衡，缩短达到平衡的时间；
c、恒温恒压，向容器中充入Ar，保持恒压，体积增大，平衡逆向进行；
d、向原平衡体系中再充入一定量的O₂，能提高二氧化硫的转化率，但三氧化硫的体积分数不一定增大，取决于加入氧气的量；
e、向容器再充入0.4mol SO₂和0.2molO₂，原平衡相当于增大压强，平衡正向进行；
（4）依据计算平衡后的三氧化硫的物质的量，结合反应是放热反应，升温平衡逆向进行，降温平衡正向进行；
（5）在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，压强增大平衡正向进行，若在第8分钟末达到新的平衡（此时SO₃的浓度约为0.25mol/L），依据三氧化硫浓度变化，和平衡浓度画出变化图象；
解答：解：（1）一定温度下，将0.4molSO₂和0.2molO₂放入固定容积为2L的密闭容器中，发生反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol，反应中SO₃的物质的量浓度的变化情况如图分析得到平衡时C（SO₃）=0.1mol/L，平衡生成三氧化硫物质的量=0.1mol/L×2L=0.2mol；依据化学平衡三段式列式计算
                 2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol，
起始量（mol）     0.4      0.2      0 
变化量（mol）     0.2      0.1      0.2
平衡量（mol）     0.2      0.1      0.2
热化学方程式中每2mol二氧化硫全部反应放热196.6kJ，反应达到平衡转化了0.2mol二氧化硫，所以放热为19.96KJ；
恒温恒压条件下，反应是压强减小的反应，保持恒压平衡正向进行反应放出的热量比恒温恒容时大；
故答案为：19.66、增多；
（2）依据（1）的计算得到平衡时各物质的浓度为C（SO₂）=0.1mol/L；C（O₂）=0.05mol/L；C（SO₃）=0.1mol/L；   
该条件下，反应的化学平衡常数K===20L/mol；
故答案为：20L/mol   
（3）a、三氧化硫百分含量保持不变可以说明反应达到平衡，混合气体的密度保持不变不能证明反应达到平衡；故a错误；
b、催化剂只改变反应速率．不改变化学平衡，缩短达到平衡的时间，题干单位时间内三氧化硫的产量；故b正确；
c、恒温恒压，向容器中充入Ar，保持恒压，体积增大，平衡逆向进行；二氧化硫转化率减小，故c正确；
d、向原平衡体系中再充入一定量的O₂，能提高二氧化硫的转化率，但三氧化硫的体积分数不一定增大，取决于加入氧气的量；故d错误；
e、向容器再充入0.4mol SO₂和0.2molO₂，原平衡相当于增大压强，平衡正向进行；达到平衡时c（SO₃）＞0.2mol/L，故e正确；
故选：b c e；
故答案为：b c e；
（4）反应达到平衡后，2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol，
起始量（mol）           0.4      0.2      0 
变化量（mol）           0.2      0.1      0.2
平衡量（mol）           0.2      0.1      0.2
第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，若升高温度，平衡逆向进行，则SO₃的物质的量浓度小于0.1mol/L，若温度降低，平衡正向进行，但反应是可逆反应，不能进行彻底，则SO₃的物质的量浓度大于0.1mol/L，但小于0.2mol/L，所以不可能为ac，故答案为：ac；
（5）在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，压强增大平衡正向进行，若在第8分钟末达到新的平衡（此时SO₃的浓度约为0.25mol/L），依据三氧化硫浓度变化，和平衡浓度画出变化像；

故答案为：
点评：本题考查了化学反应速率的定量表示方法、化学平衡常数、化学平衡的影响因素等知识点，同一化学反应中化学平衡常数只与温度有关，与反应物、生成物的浓度无关，关键是图象分析平衡浓度，和反应热的含义理解．