题目内容

4．在一定温度下，向一个密闭的定容容器中，通入SO2、O2及合适催化剂，使之发生反应，2SO2（g）+O2（g）$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2SO3（g）△H=-196.6kJ•mol-1．回答下列问题：
（1）下列描述中能说明反应已达平衡状态的标志是BD．
A．v（O2）正=2v（SO3）逆
B．容器中混合气体的平均摩尔质量不再变化
C．容器中混合气体的密度不再变化
D．容器中混合气体的分子总数不再变化
（2）若在1L容器中通入3mol SO2和2mol O2，达到平衡时容器内气体压强为起始时的90%，则平衡时SO3的体积分数为22.2%，放出的热量为98.3kJkJ．该温度下的平衡常数为0.17．
（3）某定容容器中反应情况如下表：
温度（℃）SO2起始浓度（mol•L-1）O2起始浓度（mol•L-1）平衡时SO3
体积分数（%）
T121ω1
T142ω2
T242ω1
根据表中数据比较：①温度：T1＜T2（填“＞”、“＜”或“=”，下同）．
②SO3体积分数：ω2＞ω1
（4）若该反应在恒压容器中进行，到达平衡后充入Ar气（不参与反应），则反应再次达到平衡时SO2浓度减小，转化率减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．

分析 （1）可逆反应2SO2（g）+O2（g）$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2SO3（g）为气体体积缩小的可逆反应，该反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量不再变化，据此进行判断；
（2）相同条件下气体压强与物质的量成正比，据此计算出反应后气体总物质的量，然后利用差量法计算出平衡时消耗二氧化硫、氧气及生成三氧化硫的物质的量，然后利用热化学方程式计算出反应放出热量；相同条件下气体体积分数与物质的量分数相等，据此计算出平衡时三氧化硫的体积分数；计算出平衡时各组分的能得到，然后利用平衡常数表达式计算；
（3）温度为T1时，反应物二氧化硫和氧气的起始浓度越大，容器内压强越大，平衡向着逆向移动，则三氧化硫的体积分数ω2大于ω1；该反应为放热反应，起始浓度相同时，升高温度，平衡向着逆向移动，则三氧化硫的体积分数减小，由于ω2大于ω1，说明温度T2较高，据此进行解答；
（4）该反应在恒压容器中进行，到达平衡后充入Ar气（不参与反应），容器容积增大，各组分的浓度减小，平衡向着逆向移动，据此分析平衡时二氧化硫的浓度、转化率变化．

解答 解：（1）A．v（O2）正=2v（SO3）逆，表示的是正逆反应速率，但是不满足计量数关系，说明没有达到平衡状态，故A错误；
B．该反应前后气体的物质的量不相等，而气体的质量不变，若容器中混合气体的平均摩尔质量不再变化，说明各组分的浓度不再变化，证明该反应达到平衡状态，故B正确；
C．该反应前后都是气体，气体质量始终不变，而容器容积不变，所以气体的密度始终不变，不能根据密度判断平衡状态，故C错误；
D．该反应为气体体积缩小的反应，当容器中混合气体的分子总数不再变化，说明各组分的浓度不变，达到平衡状态，故D正确；
故答案为：BD；
（2）由题意气体压强为起使时的90%，则反应后总的物质的量为起使时的90%，平衡时总物质的量为（3mol+2mol）×90%=4.5mol，则平衡时各组成物质的量变化为：
  2SO2 +O2 ?2SO3 物质的量减少△n
  2         1         2              1
1mol  0.5mol 1mol  （3mol+2mol）-4.5mol=0.5mol，
相同条件下气体的体积分数大于其物质的量分数，则平衡时SO3的体积分数为：$\frac{1mol}{4.5mol}$×100%=22.2%；
平衡时放出的热量为：196.6kJ/mol×0.5mol=98.3kJ；
平衡时c（SO2）=$\frac{3mol-1mol}{1L}$=2mol/L、c（O2）=$\frac{2mol-0.5mol}{1L}$=1.5mol/L、c（SO3）=$\frac{1mol}{1L}$=1mol/L，该条件下该反应的平衡常数为：K=$\frac{{1}^{2}}{{2}^{2}×1.5}$=$\frac{1}{6}$≈0.17，
故答案为：22.2%；98.3kJ；0.17；
（3）①温度为T1时，反应物二氧化硫和氧气的起始浓度越大，容器内压强越大，平衡向着逆向移动，则三氧化硫的体积分数ω2大于ω1；该反应为放热反应，起始浓度相同时，升高温度，平衡向着逆向移动，则三氧化硫的体积分数减小，由于ω2大于ω1，说明温度T1＜T2，
故答案为：＜；
②根据①的分析可知，SO3的体积分数ω2＞ω1，
故答案为：＞；
（4）该反应在恒压容器中进行，到达平衡后充入Ar气（不参与反应），为了维持压强不变，需要扩大容器容积，则各组分的浓度减小，平衡向着逆向移动，重新达到平衡时SO2浓度减小，转化率减小，
故答案为：减小； 减小．

点评 本题考查了化学平衡常数的计算，题目难度中等，明确化学平衡及其影响因素为解答关键，注意掌握化学平衡常数的概念及表达式，能够根据差量法进行计算，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力．

练习册系列答案
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9．化学是一门以实验为基础的自然科学．
（1）近年频繁发生的有关化学品泄漏或爆炸事件一次次给我们敲响了安全警钟，操作不当就会存在安全隐患．下列做法正确的是③⑥．
①将水沿着烧杯内壁缓缓加入浓硫酸中，并用玻璃棒不断搅拌；
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③如果发生氯气泄露，可用沾Na2CO3溶液的湿毛巾捂住口鼻，向上风口或地势高的地方撤离；
④夜间厨房发生煤气泄漏时，应立即开灯检查煤气泄漏原因，并打开所有门窗通风；
⑤不慎将浓硫酸沾到皮肤上，要立即用干布拭去，再用大量水冲洗，然后涂上NaOH溶液；
⑥加热液体的试管口不能对着自己或别人；
⑦实验中当有少量的过氧化钠或金属钠剩余时，用纸包裹好后将其放入垃圾桶中
（2）某同学需要配制0.1mol•L-1 的NaHCO3溶液500mL，请根据溶液配制过程中的情况回答下列问题：
①应称取固体NaHCO3的质量为4.2g．
②实验中除了托盘天平（带砝码和镊子）、烧杯、药匙、玻璃棒外还需要的其它仪器有500mL容量瓶、胶头滴管
③定容观察液面时俯视刻度线，所配溶液浓度偏高（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）
④所配的NaHCO3溶液在保存时，常因温度过高而分解，含有少量Na2CO3，若要除去杂质Na2CO3，最简便的方法是通入过量的CO2，其反应的离子方程式为CO32-+CO2+H2O=2HCO3-．
16．在同温同压下，下列各组热化学方程式中△H1＜△H2的是（　　）
A．2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）；△H1     2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）；△H2
B．S（s）+O2（g）═SO2（g）；△H1        S（g）+O2（g）═2SO2（g）；△H2
C．C（s）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO（g）；△H1     C（s）+O2（g）═CO2（g）；△H2
D．H2（g）+Cl2（g）═2HCl（g）；△H1         $\frac{1}{2}$H2（g）+$\frac{1}{2}$Cl2（g）═HCl（g）；△H2
13．以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性．
实验试剂现象
滴管试管
0.2mol/L Na2SO3溶液饱和Ag2SO4溶液Ⅰ产生白色沉淀
0.2mol/LCuSO4溶液Ⅱ溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀
0.1mol/LAl2（SO4）3溶液Ⅲ开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀
（1）经检验，现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3．用离子方程式解释现象Ⅰ：2Ag++SO32-=Ag2SO3↓．
（2）经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO42-，含有Cu+、Cu2+和SO32-．
已知：Cu+$\stackrel{稀硫酸}{→}$Cu+Cu2+，Cu2+$\stackrel{I-}{→}$CuI↓（白色）+I2．
①用稀硫酸证实沉淀中含有Cu+的实验现象是析出红色固体．
②通过下列实验证实，沉淀中含有Cu2+和SO32-．

a．白色沉淀A是BaSO4，试剂1是HCl和BaCl2溶液．
b．证实沉淀中含有Cu+和SO32-的理由是棕黄色沉淀与KI溶液反应生成白色沉淀（CuI），证明含有Cu2+，白色沉淀A为硫酸钡，证明含有SO32-．
14．下列电离方程式正确的是（　　）
A．CuSO4═Cu+2+SO4-2B．NH4NO3═NH4++NO3-
C．Na2CO3═Na2++CO32-D．KClO3═K++Cl-+3O2-

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