题目内容

5．硫酸工业中SO2转化为SO3是重要的反应之一，在一定压强和催化剂作用下在2L密闭容器中充入0.8molSO2和2molO2发生反应：2SO2（g）+O2（g）$?_{加热}^{催化剂}$2SO3（g），SO2的转化率随温度的变化如表所示：
温度（℃）450500550600
SO2的转化率（%）97.595.890.5080.0
（1）由表中数据判断?H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）能判断该反应已达到平衡状态的依据是ac （填序号）．
a．混合气体中各组分的质量不变   b．c（SO2）=c（SO3）   c．v正（SO3）=2v逆（O2）
（3）某温度下经2min反应达到平衡后c（SO2）=0.08mol/L，则：
①0～2min之间，O2的平均反应速率是0.08mol/（L•min）． 
②此时的温度是600℃．
③此温度下的平衡常数K=$\frac{400}{21}$（可用分数表示）．

分析 （1）由表中数据可知，随温度升高二氧化硫的转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应；
（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；
（3）某温度下经2min反应达到平衡后c（SO2）=0.08mol/L，则：
               2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）
开始浓度（mol/L）：0.4      1        0
变化浓度（mol/L）：0.32     0.16     0.32
平衡浓度（mol/L）：0.08     0.84     0.32
①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（O2）；
②计算二氧化硫的转化率判断温度；
③根据K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$计算平衡常数．

解答 解：（1）由表中数据可知，随温度升高二氧化硫的转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故△H＜0，故答案为：＜；
（2）a．混合气体中各组分的质量不变，说明反应到达平衡，故a正确；
b．平衡时二氧化硫与三氧化硫的浓度关系与二氧化硫转化率有关，但二氧化硫的转化率不一定为50%，故b错误；
 c．v正（SO3）=2v逆（O2）说明三氧化硫的生成速率与消耗速率相等，反应到达平衡，故c正确，
故选：ac；
（3）某温度下经2min反应达到平衡后c（SO2）=0.08mol/L，则：
               2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）
开始浓度（mol/L）：0.4     1         0
变化浓度（mol/L）：0.32    0.16      0.32
平衡浓度（mol/L）：0.08    0.84      0.32
①v（O2）=$\frac{0.16mol/L}{2min}$=0.08mol/（L•min），故答案为：0.08mol/（L•min）；
②二氧化硫的转化率为$\frac{0.32mol}{0.4mol}$×100%=80%，故温度为600℃，故答案为：600；
③此温度下的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{0.3{2}^{2}}{0.0{8}^{2}×0.84}$=$\frac{400}{21}$，故答案为：$\frac{400}{21}$．

点评 本题考查化学平衡计算、平衡状态判断、平衡常数等，注意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．

练习册系列答案
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试回答下列问题：
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