Question

如图所示，甲、乙之间的隔板K和活塞F都可左右移动，甲中充入2mol SO₂和1mol O₂，乙中充入2mol SO₃和1mol He，此时K停在0处．在一定条件下发生可逆反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反应达到平衡后，再恢复至原温度，回答下列问题：
（1）若固定隔板K，能表示甲容器中一定达到化学平衡的是

 

A．甲中气体的总压强不变          B．各气体的物质的量浓度不变
C．混合气体的平均摩尔质量不变    D．混合气体的密度不变
E．反应速率v（SO₂）=v（SO₃）
（2）达到平衡后隔板K是否可能处于0刻度

 

（填“可能”或“不可能”）．若K最终停留在0刻度左侧a处，则a一定小于

 

．
（3）若平衡时，K最终停留在左侧刻度1处，则甲中SO₃的物质的量为

 

mol，乙中SO₃的转化率

 

50%（填“＞”、“＜”或“=”），活塞F最终停留在右侧刻度

 

处（填下列序号：①＜6　②＞6　③=6）．
（4）若一开始就将K、F固定，其他条件均不变，甲平衡后压强变为开始压强的0.8倍，则甲、乙都达到平衡后，两容器的压强之比为P_甲：P_乙=

 

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据平衡状态的特征，判断正逆反应速率是否相等；
（2）根据反应是气体体积减小的反应，可逆反应不能完全反应进行分析；
（3）“隔板K最终停留在左侧1处”说明反应后气体体积为5格，即物质的量为2.5mol，
设参加反应的二氧化硫的物质的量为2x，
故2-2x+1-x+2x=2.5，
则x=0.5mol，
则甲中二氧化硫的转化率为50%，生成三氧化硫物质的量为1mol；
但是对于乙来说，就不同了，如果无He，甲与乙是等效平衡，但乙的压强比甲小，则 2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g）的平衡向右移动了；
（4）根据压强之比等于气体物质的量之比，依据极值分析判断；

解答： 解：（1）A．甲中气体的总压强不变，说明正逆反应速率相等，达平衡状态，故正确；          
B．各气体的物质的量浓度不变，说明正逆反应速率相等，达平衡状态，故正确；
C．混合气体的平均摩尔质量不变，说明正逆反应速率相等，达平衡状态，故正确；    
D．混合气体的密度不变，始终不变，故错误；
E．反应速率v（SO₂）=v（SO₃），未体现正逆的关系，故错误；
故选：ABC；
（2）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反应是气体体积减小的反应，隔板一定发生滑动，达到平衡后隔板K不可能处于0刻度；由于甲中充入2molSO₂和1mol O₂，反应向正反应方向移动，A中压强降低，最多能转化为2mol SO₃，但是由于反应是可逆反应，所以2SO₃的物质的量在0-2 mol之间，所以达到平衡后，隔板K不再滑动，最终停留在左侧刻度0-2之间，故a小于2，故答案为：不可能，2；
（3）由于左右两边不考虑加入的氦气，达到的平衡是相同平衡，三氧化硫体积分数相同，“隔板K最终停留在左侧1处”说明反应后气体体积为5格，左边气体减少了0.5mol，即平衡后物质的量为2.5mol，
设参加反应的二氧化硫的物质的量为2x，
故2-2x+1-x+2x=2.5，
则x=0.5mol，
则甲中二氧化硫的转化率为50%．生成三氧化硫物质的量为1mol；
但是对于乙来说，就不同了，如果无He，甲与乙是等效平衡，但乙的压强比甲小，则2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g）的平衡向右移动了，故其转化率比大于50%；左边气体减少了0.5mol，右边增加物质的量大于0.5mol，F活塞右移，活塞F最终停留在右侧刻度大于6处；
故答案为：1，＞，②；
（4）两个容器达平衡时是等效平衡，甲平衡后压强变为开始压强的0.8倍，平衡时物质的量为3×0.8=2.4mol，则乙都达到平衡时物质的量为2.4mol+1mol=3.4mol，所以两容器的压强之比为P_甲：P_乙=2.4：3.4=12：17，故答案为：12：17．

点评：本题考查了化学平衡的建立过程分析判断，注意恒温容器和恒压容器中的平衡特征分析，掌握反应过程中的气体变化和平衡建立是解题关键，题目难度较大．