Question

4．t℃时，将2molSO₂和1molO₂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），△H＜0，10分钟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）从反应开始到达化学平衡，生成SO₃的平均反应速率为0.02mol/（L•min）；平衡时SO₂的体积分数为57.1%．
（2）平衡后移走1molSO₂和0.5molO₂，则达到新平衡时SO₃的物质的量浓度是小于0.05mol/L
（3）反应达到化学平衡后，以下操作将引起平衡向正反方向移动并能提高SO₂转化率的是AB（填标号）．
A．向容器中通入少量O₂       B．向容器中通入少量SO₂
C．降低温度                  D．使用催化剂
E．向容器中通入少量氦气（已知：氦气和SO₂、O₂、SO₃都不发生反应）
（4）t₂℃时，若将物质的量之比n（SO₂）：n（O₂）=1：1的混合气体通入一个恒温恒压的密闭容器中，反应达到平衡时，混合气体体积减少了20%．SO₂的转化率为80%．

Answer 1

分析 2molSO₂和1molO₂通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中，则SO₂和O₂起始浓度分别为1mol/L和0.5mol/L，达到化学平衡时O₂还剩余0.8mol，浓度为0.4mol/L，
利用三段式分析：
              2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始（mol/L）  1        0.5       0   
转化（mol/L）  0.2      0.1      0.2                   
平衡（mol/L）  0.8      0.4      0.2                            
平衡常数K=$\frac{0．{2}^{2}}{0．{8}^{2}×0.4}$=0.156，
（1）根据平均反应速率v=$\frac{△c}{△t}$计算出反应速率；根据平衡时SO₂的体积分数=$\frac{二氧化硫的浓度}{平衡总浓度}$×100%计算；
（2）平衡后移走1molSO₂和0.5molO₂，则起始浓度分别为0.5mol/L和0.25mol/L，根据压强对平衡的影响判断出平衡时SO₃的物质的量浓度；
（3）A．向容器中通入少量O₂，增加一种反应物浓度可以提高另一种反应物的转化率，同时平衡向正反应方向移动；
     B．向容器中通入少量SO₂，平衡向正反应方向移动，但自身的转化率下降；
     C．降低温度，平衡向放热方向移动；
     D．使用催化剂，平衡不移动；
      E．恒温恒容密闭容器中，向容器中通入少量氦气，平衡不移动；
（4）依据反应前后气体体积减少为反应氧气的量分析计算．

解答 解：2molSO₂和1molO₂通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中，则SO₂和O₂起始浓度分别为1mol/L和0.5mol/L，达到化学平衡时O₂还剩余0.8mol，浓度为0.4mol/L，
利用三段式分析：
              2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始（mol/L）  1        0.5       0   
转化（mol/L）  0.2      0.1      0.2                   
平衡（mol/L）  0.8      0.4      0.2                            
平衡常数K=$\frac{0．{2}^{2}}{0．{8}^{2}×0.4}$=0.156，
（1）平均反应速率v（SO₃）=$\frac{0.2mol/L}{10min}$=0.02mol/（L•min），SO₂的体积分数=$\frac{0.8}{0.8+0.4+0.2}$×100%=57.1%，
故答案为：0.02mol/（L•min）；57.1%；
（2）根据上面的分析可知，平衡时SO₃的浓度为$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L，平衡后移走1molSO₂和0.5molO₂，则起始浓度分别为0.5mol/L和0.25mol/L，为原来的一半，容器的体积不变，相当于对原平衡减压，则平衡逆向移动，所以SO₃的浓度小于原来 的一半，即小于0.05mol/L，
故答案为：小于0.05mol/L；
（3）A．向容器中通入少量O₂，可以提高二氧化硫的转化率，同时平衡向正反应方向移动，故A正确；
     B．向容器中通入少量SO₂，平衡向正反应方向移动，但自身的转化率下降，故B错误；
     C．降低温度，平衡向放热方向移动，该反应为放热反应，所以降低温度平衡正向移动，二氧化硫的转化率增大，故B正确；
     D．使用催化剂，平衡不移动，故D错误；
      E．恒温恒容密闭容器中，向容器中通入少量氦气，平衡不移动，故E错误；
故答案为：AB；
（4）t℃时，若将物质的量之比n（SO₂）：n（O₂）=1：1的混合气体通入一个恒温恒压的密闭容器中，设二氧化硫和氧气物质的量为1mol，反应达到化学平衡时，混合气体体积减少了20%，则反应的氧气体积为2×20%=40%，则反应的二氧化硫为80%，即转化率为80%，
故答案为：80%．

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热化学知识，题目难度较大，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．