Question

17．t℃时，将2mol SO₂和1mol O₂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）?2SO₃（g），2min时反应达到化学平衡，此时测得反应物O₂还剩余0.2mol，请填写下列空白：
（1）从反应开始到化学平衡，生成SO₃的平均反应速率为0.4mol/（L•min）；平衡时SO₂转化率为80%．
（2）下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是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2n mol SO₂的同时消耗n mol O₂
E．相同时间内消耗2n mol SO₂的同时生成n mol O₂
（3）t℃时，该反应的平衡常数为160
（4）t₁℃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10%．SO₂的转化率为40%．

Answer 1

分析 （1）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），
开始（mol）  2                 1              0
反应（mol） 1.6              0.8           1.6
平衡（mol） 0.4             0.2            1.6
v（SO₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$；平衡时SO₂转化率=$\frac{反应的二氧化硫物质的量}{反应初始二氧化硫物质的量}$×100%；
（2）化学平衡状态的标志：正反应速率等于逆反应速率，平衡混合物中各组成成分的含量不变，据此进行判断；
（3）建立平衡状态，根据平衡常数公式计算平衡常数；
（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，设二者起始物质的量均为1mol，反应达到平衡时，混合气体体积减少了10%，则气体物质的量减小2mol×10%=0.2mol，利用差量法计算参加反应二氧化硫的物质的量，进而计算SO₂的转化率．

解答 解：（1）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），
开始（mol）     2                 1               0
反应（mol）    1.6              0.8            1.6
平衡（mol）    0.4             0.2             1.6
v（SO₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{2min}$=0.4mol/（L•min）；平衡时SO₂转化率=$\frac{反应的二氧化硫物质的量}{反应初始二氧化硫物质的量}$×100%=$\frac{1.6mol}{2mol}×100%$=80%，
故答案为：0.4mol/（L•min）；80%；
（2）A．容器内压强不再发生变化，说明反应前后气体物质的量不变，正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡状态，故A正确；
B．SO₂的体积分数不再发生变化，说明各物质的物质的量不变，正反应速率等于逆反应速率，反应已经达到平衡状态，故B正确；
C．容器内气体原子总数始终不变，无法判断是否达到平衡状态，故C错误；
D．相同时间内消耗2n mol SO₂的同时消耗n mol O₂，表示的都是正反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，故D错误；
E．相同时间内消耗2n mol SO₂等效于消耗n mol O₂，同时生成n mol O₂，正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡状态，故E正确；
故答案为：ABE；
（3）此反应平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{1.6mol}{2L}）^{2}}{（\frac{0.4mol}{2L}）^{2}×（\frac{0.2mol}{2L}）}$=160，故答案为：160；
（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，设二者起始物质的量均为1mol，反应达到平衡时，混合气体体积减少了10%，则气体物质的量减小2mol×10%=0.2mol，
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 物质的量减小
     2               1                2                1
 0.4mol                            0.4mol        0.2mol
故SO₂的转化率=$\frac{0.4mol}{1mol}$×100%=40%，
故答案为：40%．

点评 本题考查化学平衡计算及化学平衡状态判断，为高频考点，侧重考查学生分析、判断及计算能力，注意：只有“反应前后改变的物理量”才能作为平衡状态的判断依据，难点是正确选取化学平衡状态的依据．