Question

15．Ⅰ．t℃时，将2mol SO₂和1mol O₂通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：
2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g），2min时反应达到化学平衡，此时测得反应物O₂还剩余0.8mol．请填写下列空白：
（1）从反应开始到化学平衡，生成SO₃的平均反应速率分别为0.1mol•L^-1•min^-1；平衡时SO₂的体积分数为57.1%；（保留到小数点后1位）
（2）下列叙述能证明该反应已经达到化学平衡状态的是（填序号）ABE；
A．容器内压强不再发生变化
B．SO₂的体积分数不再发生变化
C．容器内气体原子总数不再发生变化
D．相同时间内消耗2n mol SO₂的同时消耗n mol O₂
E．相同时间内消耗2n mol SO₂的同时生成n mol O₂
（3）图1是该反应的能量变化图示，则该反应是放热反应（填“吸热”或“放热”）．
Ⅱ．如图2所示装置：若溶液为氢氧化钠溶液，负极电极反应为：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；总反应方程式为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根据平均反应速率v=$\frac{△c}{△t}$计算出反应速率；根据方程式可计算出平衡时各物质的物质的量，根据SO₂的体积分数=$\frac{二氧化硫的物质的量}{混合气体总体物质的量}$×100%计算体积分数；
（2）化学平衡状态的标志：正反应速率等于逆反应速率，平衡混合物中各组成成分的含量不变来判断；
（3）反应物能量高于生成物能量，反应放热，反之则反应吸热，据此判断；
Ⅱ．镁、铝在氢氧化钠溶液中，铝与氢氧化钠反应生成氢气和偏铝酸钠，铝是还原剂，作负极，发生氧化反应，据此答题；

解答 解：Ⅰ．（1）还剩余0.8 mo1氧气可知：反应消耗0.4mol SO₂和0.2mol O₂，生成0.4mol SO₃，平衡时SO₂的物质的量为2mol-0.4mol=1.6mol，
三氧化硫的反应速率为v（SO₃）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{2min}$=0.1mol•L^-1•min^-1，
SO₂的体积分数=$\frac{1.6mol}{1.6mol+0.8mo1+0.4mol}$×100%=57.1%，
故答案为：0.1mol•L^-1•min^-1；57.1%；
（2）A．容器内压强不再发生变化，该反应两边气体体积不相等，反应过程中压强是变量，压强不变，该反应达到了平衡状态，故A正确；
B．SO₂的体积分数不再发生变化，表明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故B正确；
C．容器内气体原子总数不再发生变化，根据原子守恒，原子总数始终不变，所以原子总数不能作为判断平衡状态的依据，故C错误；
D．相同时间内消耗2nmolSO₂的同时消耗nmolO₂，都是指的是正反应方向，因此不能作为判断平衡状态的依据，故D错误；
E．相同时间内消耗2nmolSO₂的同时生成nmolO₂，相同时间内消耗2n mol SO₂等效于消耗n mol O₂，同时生成n mol O₂，正反应速率等于逆反应速率，故E正确；
故答案：ABE；
（3）根据图可知反应物能量高于生成物能量，所以该反应为放热反应，
故答案为：放热；
Ⅱ．镁、铝在氢氧化钠溶液中，铝与氢氧化钠反应生成氢气和偏铝酸钠，铝是还原剂，作负极，发生氧化反应，负极电极反应为Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O，总反应方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案为：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．

点评 本题考查学生化学平衡的判断和化学平衡的移动以及反应热、电化学知识，题目难度中等，要求学生掌握判断平衡状态的方法，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识解决实际问题的能力．