Question

14．恒温恒容NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），测得反应体系中NO₂、SO₂气体的体积分数Φ（NO₂）、Φ（SO₂）与反应时间t的关系如下表：

t/min	t0	t1	t2	t3	t4	t5
Φ（NO2）	$\frac{1}{3}$	0.30	$\frac{4}{15}$	$\frac{1}{6}$	$\frac{1}{15}$	$\frac{1}{15}$
Φ（SO2）	$\frac{2}{3}$	$\frac{19}{30}$	0.60	0.50	0.40	0.40

①下列能说明反应达到平衡状态的是b．
a．体系压强保持不变     b．混合气体颜色保持不变
c．反应的焓变保持不变   d．每消耗1mol SO₃同时生成1 mol SO₂
②根据上述实验结果，该温度下反应的平衡常数K的计算结果为$\frac{8}{3}$（不用小数表示）．
③上述反应中，正反应速率为v_正=k_正Φ（NO₂）Φ（SO₂），逆反应速率v_逆=k_逆Φ（SO₃）Φ（NO），其中k_正、k_逆为速率常数，则k_正=K•k_逆（以K和k_逆表示）

Answer 1

分析 ①可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；
②平衡常数K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（N{O}_{2}）×c（S{O}_{2}）}$，反应前后气体分子数目不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，物质的量可以用体积分数代替；
③可逆反应到达平衡时正逆速率相等．

解答 解：①a．反应前后气体总物质的不变，恒温恒容下，体系压强为定值，故a错误；
b．混合气体颜色保持不变，说明二氧化氮的浓度不变，说明反应到达平衡，故b正确；
c．反应的焓变与条件及化学计量数有关，条件不变，反应中的焓变保持不变，故c错误；
d．每消耗1mol SO₃同时生成1 mol SO₂，均表示逆反应速率，反应开始后始终按该比例关系进行，不能说明到达平衡，而每消耗1mol SO₃同时消耗1 mol SO₂时，反应到达平衡状态，故d错误，
故选：b；
②平衡时Φ（SO₃）=Φ（NO）=（1-0.4-$\frac{1}{15}$）×$\frac{1}{2}$=$\frac{4}{15}$，反应前后气体分子数目不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，物质的量可以用体积分数代替，故平衡常数K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（N{O}_{2}）×c（S{O}_{2}）}$=$\frac{\frac{4}{15}×\frac{4}{15}}{\frac{6}{15}×\frac{1}{15}}$=$\frac{8}{3}$，
故答案为：$\frac{8}{3}$；
③平衡时正逆反应速率相等，故k_正Φ（NO₂）Φ（SO₂）=k_逆Φ（SO₃）Φ（NO），则k_正=K•k_逆，
故答案为：K•k_逆．

点评 本题考查化学平衡有关计算，侧重对化学平衡常数的考查，注意化学平衡常数只受温度影响，平衡常数表达式及其单位与化学计量数有关．