Question

19．硫及其化合物对人类的生产和生活有着重要的作用．
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-198kJ•mol^-1是制备硫酸的重要反应．
（1）在容积为V L的密闭容器中起始充入2mol SO₂和1mol O₂，反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如下图所示．与实验a相比，实验b改变的条件是升高温度，判断的依据实验b与a相比，反应速率快，平衡向逆反应方向移动．
（2）二氧化硫在一定条件下还可以发生如下反应：
SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-42kJ•mol^-1．
在1L恒容密闭容器中充入SO₂（g）和NO₂（g），所得实验数据如下：

实验编号	温度	起始时物质的量/mol		平衡时物质的量/mol
		N（SO2）	N（NO2）	N（NO）
甲	T1	0.80	0.20	0.18
乙	T2	0.20	0.80	0.16
丙	T3	0.20	0.30	a

①实验甲中，若2min时测得放出的热量是4.2kJ，则0～2min时间内，用SO₂（g）表示的平均反应速率v（SO₂）=0.05mol/（L．min），该温度下的平衡常数2.613．
②实验丙中，达到平衡时，NO₂的转化率为$\frac{10a}{3}$×100%．
③由表中数据可推知，T_l＜T₂（填“＞”“＜’’或“=”），判断的理由是T₁时，该反应的平衡常数K₁=2.613，T₂时，该反应的平衡常数K₂=1，该反应正反应为放热反应，所以T₁＜T₂．

Answer 1

分析 （1）实验b到达平衡时总压强变大，说明平衡逆向移动，而化学反应速率变大，考虑到该反应是放热反应，可能是升高温度所导致的；
（2）①根据放出的热量计算消耗二氧化硫物质的量，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（SO₂）；
平衡时NO为0.18mol，则：
            SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol）：0.8    0.2      0       0
变化量（mol）：0.18   0.18     0.18    0.18
2平衡量（mol）：0.62 0.02      0.18    0.18
再根据K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（S{O}_{2}）×c（N{O}_{2}）}$计算平衡常数；
②平衡时NO为a mol，表示出参加反应二氧化氮的物质的量，进而计算二氧化氮的转化率；
③再计算乙实验平衡常数，结合甲中平衡常数判断温度高低．

解答 解：（1）恒实验b到达平衡时总压强变大，说明平衡逆向移动，而化学反应速率变大，考虑到该反应是放热反应，可能是升高温度所导致，
故答案为：升高温度；实验b与a相比，反应速率快，平衡向逆反应方向移动；
（2）①实验甲中，若2min时测得放出的热量是4.2kJ，则消耗二氧化硫物质的量为$\frac{4.2kJ}{42kJ/mol}$=0.1mol，则v（SO₂）=$\frac{\frac{0.1mol}{1L}}{2min}$=0.05mol/（L．min）；
平衡时NO为0.18mol，则：
             SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol）：0.8    0.2       0        0
变化量（mol）：0.18   0.18     0.18     0.18
平衡量（mol）：0.62  0.02      0.18     0.18
T₁温度下平衡常数K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（S{O}_{2}）×c（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.18×0.18}{0.62×0.02}$=2.613，
故答案为：0.05mol/（L．min）；2.613；
②实验丙中，平衡时NO为a mol，则参加反应二氧化氮的物质的量为amol，故二氧化氮的转化率为$\frac{amol}{0.3mol}$×100%=$\frac{10a}{3}$×100%，
故答案为：$\frac{10a}{3}$×100%；
③乙实验平衡时，NO为0.16mol，则：
             SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol）：0.2     0.8     0        0
变化量（mol）：0.16    0.16    0.16     0.16
平衡量（mol）：0.04    0.64    0.16     0.16
T₂温度下平衡常数K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（S{O}_{2}）×c（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.16×0.16}{0.04×0.64}$=1，
正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，故T₁＜T₂，
故答案为：＜；T₁时，该反应的平衡常数K₁=2.613，T₂时，该反应的平衡常数K₂=1，该反应正反应为放热反应，所以T₁＜T₂．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、反应速率、平衡常数、化学平衡图象等，侧重考查学生分析计算能力，注意对平衡常数的理解掌握，难度中等．