Question

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）该反应的平衡常数表达式是______，该反应450℃时的平衡常数______ 500℃时的平衡常数（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（2）说明反应达到平衡状态是______．
a． V（O₂）_正=2V（SO₃）_逆                　　b．ひ（SO₂）_正?ひ（O₂）_逆=2：1
c．容器中气体的密度不随时间而变化 　　      d．容器中气体的分子总数不随时间而变化
e．容器中气体的平均分子量不随时间而变化
（3）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol SO₂和0.10molO₂，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO₃0.18mol，则V（O₂）=______mol．L^-1．min^-1：若继续通入0.30mol SO₂和0.15mol O₂，则平衡______移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”），再次达到平衡后，______mol＜n（SO₃）＜______mol．

Answer 1

（1）化学平衡常数K=生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，即K=

[SO3]

[SO2]2[O2]

2，对于放热反应，升高温度，K减小，故答案为：K=

[SO3]

[SO2]2[O2]

2；大于；
（2）a． 化学方程式的系数之比等于化学反应中各物质的反应速率之比，V（O₂）_正=V（SO₃）_逆，均为正反应速率，不能判断是否达到平衡明反应得到平衡状态，故a错误；
b．ひ（SO₂）_正?ひ（O₂）_逆=2：1，表明正逆反应速率相等是平衡状态，故b正确；
c．容器中气体的密度=

m

V

，反应前后质量守恒，反应在体积不变的容器中进行，所以气体的密度始终不变，故c错误；
d．该反应为气体的分子总数减少的反应，当容器中气体的分子总数不随时间而变化时，平衡混合物中各组成成分含量不变，反应达到平衡状态，故d正确；
e．容器中气体的平均分子量=

气体总质量

气体总物质的量

，反应前后质量守恒，反应是一个气体物质的量变化的反应，所以当容器中气体的平均分子量不随时间而变化时是平衡状态，故e正确．
故选bde；
（3）当生成0.18molSO₃时，参加反应的氧气的物质的量为x，
2SO₂+O₂

五氧化二钒

△

2SO₃
     1          2
     x         0.18mol

1

2

=

x

0.18

解得x=0.09mol，
v（O₂）=

0.09mol

5L?0.5min

=0.036mol?L^-1?min^-1；
继续通入0.30molSO₂和0.15molO₂，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0.50molSO₂完全生成SO₃，根据化学方程式2SO₂+O₂?2SO₃可知n（SO₃）=0.5mol，所以再次达到平衡时，0.36mol＜n（SO₃）＜0.50mol，
故答案为：0.036；向正反应方向；0.45；0.50．