题目内容

13．硫酸是重要的化工原料，二氧化硫生成三氧化硫是硫酸工业的重要反应之一．
（1）现将一定量的SO2（g）和O2（g）放入某固定体积的密闭容器中，在一定条件下，反应2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）达到平衡状态．
①上述反应平衡常数的表达式K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{3}）×c（{O}_{2}）}$
②能判断该反应达到平衡状态的标志是bc．（填字母）
a．SO2和SO3浓度相等      b．SO2百分含量保持不变
c．容器中气体的压强不变  d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等．
（2）某温度下，SO2的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如图1所示．平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）=K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．

（3）如图2所示，保持温度不变，在一定反应条件下，将2molSO2和1molO2加入甲容器中，将4molSO2和2molO2加入乙容器中，隔板K不能移动．此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍．
①若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新平衡时，SO3的体积分数甲小于乙．（填：“大于”、“小于”、或“等于”）
②若在甲容器中通入一定量的He气，使容器内的压强增大，则$\frac{c（S{O}_{3}）}{c（S{O}_{2}）}$将不变填：“增大”、“减小”、“不变”、“无法确定”）
（4）将一定量的SO2（g）和O2（g）放入某固定体积的密闭容器中，在一定条件下，c（SO3）的变化如图3所示．若在第5分钟将容器的体积缩小一半后，在第8分钟达到新的平衡（此时SO3的浓度约为0.25mol/L）．请在下图中画出此变化过程中SO3浓度的变化曲线．

分析 （1）①平衡常数是指：一定温度下，可能反应到达平衡时，生成物浓度化学计量数幂乘积与反应物浓度化学计量数幂乘积的比；
②可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡；
（2）平衡常数只受温度影响，温度相同，则平衡常数相等；
（3）甲、乙中相同物质的浓度相同，二者为等效平衡，平衡时相同物质的含量相同；
①若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，等效为在甲中平衡的基础上增大压强，与原平衡相比，平衡正向移动；
②若在甲容器中通入一定量的He气，恒容条件下，各组分的浓度不变，平衡不移动；
（4）在第5分钟将容器的体积缩小一半后，瞬间SO3的浓度变为0.2mol/L，压强增大平衡正向移动，SO3的浓度增大，在第8分钟达到新的平衡时SO3的浓度约为0.25mol/L．

解答 解：（1）①2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{3}）×c（{O}_{2}）}$，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{3}）×c（{O}_{2}）}$；
②a．SO2和SO3浓度与起始量和转化率有关，SO2和SO3浓度相等，不能说明反应达到平衡状态，故a错误；
b．SO2百分含量保持不变，说明反应达到平衡状态，故b正确；
c．反应前后压强不同，容器中气体的压强不变，说明反应达到平衡状态，故c正确；
d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等，均为正反应速率，反应始终按该比例关系进行，不能说明反应达到平衡状态，故d错误；
故答案为：bc；
（2）平衡常数只受温度影响，与压强无关，平衡状态由A变到B时，二者温度相同，故平衡常数K（A）=K（B），故答案为：=；
（3）甲、乙中相同物质的浓度相同，二者为等效平衡，平衡时相同物质的含量相同；
①若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，等效为在甲中平衡的基础上增大压强，与原平衡相比，平衡正向移动，SO3的体积分数增大，SO3的体积分数甲小于乙，故答案为：小于；
②甲为恒温恒容容器，加入一定量的氦气，各组分的浓度不变，平衡不移动，则则$\frac{c（S{O}_{3}）}{c（S{O}_{2}）}$不变，故答案为：不变；
（4）在第5分钟将容器的体积缩小一半后，瞬间SO3的浓度变为0.2mol/L，压强增大平衡正向移动，SO3的浓度增大，在第8分钟达到新的平衡时SO3的浓度约为0.25mol/L，此变化过程中SO3浓度的变化曲线为：，故答案为：．

点评 本题考查化学平衡常数、平衡状态判断、影响化学平衡的外界条件、平衡图象等，题目难度中等，注意平衡常数在计算中的应用，（3）中注意利用等效思想分析解答．

练习册系列答案
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实验Ⅱ：向第二份溶液中加入少量KMnO4溶液，紫色褪去
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上述实验中能证明二氧化硫具有还原性的是Ⅰ和Ⅱ（填实验代号）．
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8．在一定温度（T）和压强（P）下，向容积为V L的密闭容器中，加入2mol X和3mol Y发生以下反应：X（g）+2Y（g）?3Z（g），达到平衡后，生成a mol Z．
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18．（1）氨是氮循环中的重要物质，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法．
（1）已知：H-H键能为436KJ•mol-1，N≡N键能为945KJ•mol-1，N-H键能为391KJ•mol-1．写出合成氨反应的热化学方程式：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93 KJ•mol-1
（2）可逆反应N2+3H2?2NH3在恒容密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是②⑤
①单位时间内生成n mo1N2的同时生成3n mol H2
②单位时间内1个N≡N键断裂的同时，有6个N-H键断裂
③容器中N2、H2、NH3的物质的量为1：3：2
④常温下，混合气体的密度不再改变的状态
⑤常温下，混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
（3）恒温下，往一个2L的密闭容器中充入2.6mol H2和1mol N2，反应过程中对NH3的浓度进行检测，得到的数据如下表所：
时间/min51015202530
C（NH3）/mol•L-10.080.140.180.200.200.20
5min内，消耗N2的平均反应速率为0.008mol/（L．min）；此条件下该反应的化学平衡常数K=0.1；反应达到平衡后，若往平衡体系中加入H2、N2和NH3各2mol，化学平衡将向逆反应（填“正反应”或“逆反应”）方向移动．
（4）氨是氮肥工业的重要原料．某化肥厂以天然石膏矿（主要成分CaSO4）为原料生产铵态氮肥（NH4）2SO4，（已知Ksp（CaSO4）=7.10×10-5  Ksp（CaCO3）=4.96×10-9）其工艺流程如下：
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5．某固定容积的2L密闭容器中进行反应：N2+3H2$?_{高温高压}^{催化剂}$2NH3 起始时加入的N2、H2、NH3均为2mol，5min后反应达到平衡，NH3的物质的量为3mol，求：
（1）这5分钟内用N2来表示该反应的反应速率（请写出计算过程）．
（2）平衡时H2的物质的量浓度：0.25mol/L；平衡时容器的压强为初始时的$\frac{5}{6}$（填“几分之几”）．
2．硫代硫酸钠（Na2S2O3）可用做分析试剂及鞣革还原剂．它受热、遇酸易分解．工业上可用反应：2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2制得，实验室模拟该工业过程的装置如图所示．（说明：a中盛放稀硫酸；b中盛放Na2SO3固体）回答下列问题：
（1）仪器b的名称是蒸馏烧瓶
（2）b中反应的离子方程式为：SO32-+2H+=SO2↑+H2O
（3）反应开始后，c中先有浑浊产生，后又变澄清．此浑浊物是S．
（4）d中的试剂为氢氧化钠溶液．发生的反应的反应有2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O、2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O或2NaOH+H2S=Na2S+2H2O
（5）试验中要控制SO2生成速率，可以采取的措施有控制反应的温度或硫酸的滴加速度（写出两条）．
（6）为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中通入的SO2不能过量，原因是若通入的SO2过量，则溶液显酸性，硫代硫酸钠会分解．
3．A、B、C、D为四种可溶性的盐，它们的阳离子分别可能是Ba2+、Ag+、Na+、Cu2+中的某一种，阴离子分别可能是NO${\;}_{3}^{-}$、SO${\;}_{4}^{2-}$、Cl-、CO${\;}_{3}^{2-}$中的一种．（离子在物质中不能 重复出现）
①若把四种盐分别溶于盛有蒸馏水的四支试管中，只有C盐的溶液呈蓝色；
②若向①的四支试管中分别加入盐酸，B盐的溶液有沉淀生成，D盐的溶液有无色无味的气体 逸出．根据①②实验事实可推断它们的化学式为：
（1）ABaCl2，BAgNO3．
（2）写出盐酸与D反应的离子方程式：CO32-+2H+=CO2↑+H2O
（3）写出C与Ba（OH）2溶液反应的离子方程式：Cu2++2OH-+Ba2++SO42-=Cu（OH）2↓+BaSO4↓．
（4）C溶液中阴离子的检验方法：取少量C溶液于试管中，先加盐酸，无现象，再加氯化钡溶液，有白色沉淀生成，则证明C中阴离子为SO42-．

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