Question

17．下列反应在210℃时达到平衡：
①PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）；△H₁＞0  K₁=1mol•L^-1
②CO（g）+Cl₂（g）?COCl₂（g）；△H₁＜0  K₂=5×10⁴L•mol^-1
③COCl₂（g）?CO（g）+Cl₂（g）
④2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H₄＜0
（1）反应③的平衡常数K₃为2×10^-5 mol•L^-1．
（2）要使反应①和反应②的K数值相等，可采取的措施是C（填序号）．
A．降低反应①、②体系中Cl₂浓度
B．反应①、②选择不同的催化剂
C．反应①、反应②同时升高温度
D．反应①、反应②同时降低温度
E．反应①降低温度，反应②维持210℃
（3）在甲、乙两容器中分别发生反应④，甲恒容、乙恒压，温度相同且恒定．起始时甲中加入0.02molSO₂和0.01molO₂，乙中加入0.02molSO₃气体，开始时两容器压强相等，最后分别达到平衡．下列有关它们达到平衡状态后的叙述正确的是B（填序号）．
A．体积：甲可能小于乙
B．SO₃的物质的量：甲一定小于乙
C．压强：甲可能大于乙
D．浓度比$\frac{c（S{O}_{2}）}{c（S{O}_{3}）}$：甲一定小于乙
（4）丙容器为容积不变的反应容器，要求通过调节体系的温度使反应④达到平衡时，保持容器内气体总物质的量为12mol．现向容器中加主xmolSO₂，6.5mol O₂，2.0molSO₃．①若x=5.5，需要降低（填“降低”“升高”或“保持”）体系温度，使反应在平衡时达到题设要求；
②欲使起始反应维持向逆反应方向移动，则x的取值范围为2.5＜x＜3.5．

Answer 1

分析 （1）反应②、③互为正逆反应，相同温度下二者平衡常数互为倒数；
（2）平衡常数只受温度影响，要使反应①和反应②的K数值相等，则应使K₁增大、K₂减小，反应①正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动；反应②正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小；
（3）随反应进行混合气体物质的量减小，温度相同且恒定下，甲恒容，容器的体积不变，反应后压强减小；乙恒压，反应后体积缩小．乙等效为在甲平衡基础上增大压强，平衡正向移动；
（4）①若x=5.5，则5.5+6.5+2.0=14＞12，需要向气体物质的量减小的方向进行；
②正反应为气体物质的量减小的反应，欲使起始反应维持向逆反应方向移动，则混合气体总物质的量之和应小于12mol，当三氧化硫完全转化时二氧化硫物质的量达极小值．

解答 解：（1）反应②、③互为正逆反应，相同温度下二者平衡常数互为倒数，③COCl₂（g）?CO（g）+Cl₂（g）的平衡常数K₃=$\frac{1}{{K}_{2}}$=$\frac{1}{5×1{0}^{4}}$=2×10^-5 mol•L^-1，
故答案为：2×10^-5 mol•L^-1；
（2）要使反应①和反应②的K数值相等，则应使K₁增大、K₂减小，反应①正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，平衡常数增大；反应②正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故应适当升高温度，
故选：C；
（3）在甲、乙两容器中分别发生反应④，甲恒容、乙恒压，温度相同且恒定．起始时甲中加入0.02molSO₂和0.01molO₂，乙中加入0.02molSO₃气体，开始时两容器压强相等，最后分别达到平衡；
A．反应是气体体积减小的反应，甲恒容、乙恒压体积减小，所以体积甲不可能小于乙，故A错误；
B．反应是气体体积减小的反应，甲恒容、乙恒压体积减小压强增大，比甲平衡后进行程度大，平衡时乙中SO₃的物质的量大：甲一定小于乙，故B正确；
C．反应是气体体积减小的反应，甲恒容压强减小、乙恒压压强不变，压强甲不可能大于乙，故C错误；
D．反应是气体体积减小的反应，甲恒容、乙恒压体积减小压强增大，比甲平衡后进行程度大，平衡时乙中SO₃的物质的量大，浓度比$\frac{c（S{O}_{2}）}{c（S{O}_{3}）}$：甲一定大于乙，故D错误；
故答案为：B；
（4）①丙容器为容积不变的反应容器，要求通过调节体系的温度使反应④达到平衡时，保持容器内气体总物质的量为12mol，现向容器中加xmolSO₂，6.5mol O₂，2.0molSO₃．
①若x=5.5，则5.5+6.5+2.0=14＞12，需要向气体物质的量减小的方向进行，即向正反应方向进行，反应是放热反应，需要降低温度，
故答案为：降低；
②保持容器内气体总物质的量为12mol时，正反应为气体物质的量减小的反应，欲使起始反应维持向逆反应方向移动，则混合气体总物质的量之和应小于12mol，则x+6.5+2.0＜12，故x＜3.5，当三氧化硫完全转化时二氧化硫物质的量达极小值，则2+x+6.5+1=12，故x=2.5，则x的取值范围为2.5＜x＜3.5，
故答案为：2.5＜x＜3.5．

点评 本题考查化学平衡常数、化学平衡计算及影响因素，（3）中掌握平衡移动原理是解题关键，（4）注意利用极限法分析解答，题目难度中等．