Question

18．接触法制硫酸工艺中，其主反应在450℃并有催化剂存在下进行：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-190kJ/mol
（1）下列描述中能说明反应已达平衡的是bcd．
a．v_正（O₂）=2v_逆（SO₃）
b．容器中气体的平均分子量不随时间而变化
c．SO₂的转化率不变
d．容器中气体的分子总数不随时间而变化
（2）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol O₂和0.10molSO₂，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO₃0.18mol，则v（O₂）=0.036 mol•L^-1•min^-1；若继续通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，则平衡向正反应方向移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”），再次达到平衡后，0.36 mol＜n（SO₃）＜0.40mol．

Answer 1

分析 （1）该可逆反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应，该反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；
（2）化学反应速率的定义求出氧气的速率；根据影响化学平衡的因素来判断平衡移动方向，利用极限法求出再次达平衡后n（SO₃）的范围．

解答 解：（1）a．当2v_正（O₂）=v_逆（SO₃）时该反应达到平衡状态，所以当v_正（O₂）=2v_逆（SO₃）时，该反应一定没有达到平衡状态，故a错误；
b．该反应是一个反应前后气体计量数之和减小的可逆反应，所以容器中气体平均相对分子质量改变，当容器中气体的平均分子量不随时间而变化时，该反应达到平衡状态，故b正确；
c．SO₂的转化率不变时，说明该反应正逆反应速率相等，达到平衡状态，故c正确；
d．该反应前后气体计量数之和改变，所以当容器中气体的分子总数不随时间而变化时该反应达到平衡状态，故正确；
故选bcd；
（2）当生成0.18molSO₃时，参加反应的氧气的物质的量为x，
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
        1        2
        x      0.18mol
x=$\frac{0.18mol×1}{2}$=0.09mol
v（O₂）=$\frac{\frac{0.09mol}{5L}}{0.5min}$=0.036mol．L^-1•min^-1；
继续通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，容器内压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动；
用极限法求出n（SO₃）的范围，
假设平衡不移动，此时n（SO₃）=0.18×2=0.36mol，
假设0.40molSO₂完全生成SO₃，根据反应方程式2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）可知，n（SO₃）=0.4mol，
所以再次达到平衡时，0.36mol＜n（SO₃）＜0.40mol．                                   
故答案为：0.036；向正反应方向；0.36；0.40．

点评 本题考查化学平衡有关计算、化学平衡状态判断，为高频考点，反应前后改变的物理量才能作为平衡状态判断依据，利用三段式法分析有关化学平衡计算．