Question

2．300℃下，将2mol SO₂1mol O₂混合于2L的恒容密闭容器中，发生反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H，2分钟末达到平衡，测得SO₂的转化率为60%，请根据化学反应的有关原理回答下列问题：
（1）能证明反应已经达到平衡状态的是④⑤
①c（SO₂）：c（O₂）：c（SO₃）=2：1：2
②单位时间内生成nmol SO₃的同时消耗nmol SO₂
③反应速率2v（SO₃）=v（O₂）
④温度和体积一定时，容器内压强不再变化
⑤温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
（2）如图表示该反应的速率（v）随时间（t）的变化的关系：据图分析：你认为t₃时改变的外界条件可能是加催化剂；t₆时保持体积不变向体系中充入少量He气，平衡不移动．（填“向左”“向右”或“不”）．SO₂%含量最高的区间是t₅～t₆（t₀～t₁，t₂～t₃，t₃～t₄，t₅～t₆），
（3）300℃时，该反应的平衡常数为11.25，若升高温度该反应的平衡常数减小，则△H小于0（填“大于”小于“或“不确定”）
（4）如果在相同条件下，上述反应从逆反应方向进行，开始时加入SO₂0.6mol加入SO₃1.4mol，若使平衡时各物质的量浓度与原来平衡相同，则还应加入O₂0.3mol．

Answer 1

分析 （1）当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再改变，由此衍生的一些物理量也不变，以此进行判断；
（2）如图表示该反应的速率（v）随时间（t）的变化的关系：据图分析：t₁时正逆反应速率增大，而反应是放热反应，所以t₁时是升高温度，t₃时正逆反应速率同等程度增大，而反应前后两边的计量数不等，所以t₃时使用催化剂t₄改变的条件是减小压强；t₆时保持体积不变向体系中充入少量He气，各组分的浓度不变，平衡不移动，SO₃%含量最高的区间是t₀～t₁；
（3）根据三行式求平衡时各物质的浓度，然后代入平衡常数表达式计算；若升高温度该反应的平衡常数减小，说明正反应是放热反应；
（4）该反应前后气体的物质的量不变，恒温恒容下，按化学计量数转化到左边，得2mol SO₂1mol O₂才与原来平衡相同，由此分析解答．

解答 解：（1）①平衡时c（SO₂）：c（O₂）：c（SO₃）可能是2：1：2，也可能不是，与起始投料量和转化率有关，故错误；
②单位时间内生成nmol SO₃的同时消耗nmol SO₂，都体现正反应方向，未体现正与逆的关系，故错误；
③反应速率2v（SO₃）=v（O₂），未体现正与逆的关系，故错误；
④温度和体积一定时，容器内压强不再变化，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，故正确；
⑤温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化，说明气体的平均相对分子量不变，反应达平衡状态，故正确；
故选：④⑤；
（2）如图1表示该反应的速率（v）随时间（t）的变化的关系：据图分析：t₁时正逆反应速率增大，但增大程度不同，逆反应速率增大的大，反应是放热反应，所以t₁时改变的条件是升温，t₃时正逆反应速率同等程度增大，而反应前后两边的计量数不等，所以t₃时使用催化剂t₄改变的条件是减小压强，t₆时保持体积不变向体系中充入少量He气，各组分的浓度不变，平衡不移动，上述分析可知，t₃时改变的外界条件可能是加催化剂；t₆时保持体积不变向体系中充入少量He气，平衡不移动；SO₂%含量最高的区间是t₅～t₆，
故答案为：加催化剂；不；t₅～t₆；
（3）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol/L）：1       0.5       0
变化量（mol/L）：0.6     0.3       0.6
平衡量（mol/L）：0.4     0.2       0.6 
所以K=$\frac{0．{6}^{2}}{0．{4}^{2}×0.2}$=11.25，若升高温度该反应的平衡常数减小，说明正反应是放热反应，所以△H＜0，
故答案为：11.25； 小于；  
（4）将SO₂0.6mol和SO₃1.4mol全部转化为反应物，则将（1.4mol+0.6mol）=2mol SO₂和0.7mol O₂，所以还需投氧气的量为1-0.7=0.3 mol，故答案为：0.3．

点评 本题考查化学平衡的有关计算、影响化学平衡的因素、等效平衡等，难度中等，注意等效平衡规律的掌握．