题目内容
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二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物．综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一．硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2（g）+O2（g）$?_{△}^{催化剂}$2SO3（g）某温度下，SO2的平衡转化率（a）与体系总压强（p）的关系如图所示．根据图示回答下列问题：
（1）将2.0mol SO2和1.0mol O2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa．该反应的平衡常数等于800．
（2）若改在容器中加入1.0mol SO2、0.5mol O2和amol SO3，保持温度不变反应达平衡后，体系总压强也为0.10MPa，则a=1.0mol．SO2的平衡转化率为60%．
（3）平衡状态由A变到B时．平衡常数K（A）=K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．
分析 （1）根据图表得转化的SO2为：2mol×0.80=1.6mol
2SO2（g）+O2（g）$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3（g）
n0 （mol） 2.0 1.0 0
△n（mol） 1.6 0.8 1.6
n平（mol） 0.4 0.2 1.6
计算平衡时各物质的浓度，可计算平衡常数；
（2）若改在容器中加入1.0mol SO2、0.5mol O2和amol SO3，保持温度不变反应达平衡后，体系总压强也为0.10MPa，应为等效平衡；
（3）温度不变，则平衡常数不变．
解答 解：（1）根据图表得转化的SO2为：2mol×0.80=1.6mol
2SO2（g）+O2（g）$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3（g）
n0 （mol） 2.0 1.0 0
△n（mol） 1.6 0.8 1.6
n平（mol） 0.4 0.2 1.6
容器体积为10L则各物质平衡浓度：C（SO2）=0.04mol/L C（O2）=0.02mol/L C（SO3）=0.16mol/L
K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$=$\frac{0.1{6}^{2}}{0.0{4}^{2}×0.02}$=800L/mol，
故答案为：800；
（2）两次平衡为等效平衡，达到平衡后各物质的物质的量相同．
2SO2（g）+O2（g） $\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3（g）
n0 （mol） 1.0 0.5 a
△n（mol） 0.6 0.3 0.6
n平（mol） 0.4 0.2 1.6
a=1.0，
SO2平衡转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.6}{1.0}$×100%=60%，
故答案为：1.0；60%；
（3）由于温度不变，则K不变，平衡常数K（A）=K（B），故答案为：=．
点评 本题考查了化学平衡图象、化学平衡常数、化学平衡的计算，为高频考点，侧重考查学生的分析能力和计算能力，题目设计知识点多，难度中等，解题时注意看清图象，把握三段式在平衡计算的应用．
探究与巩固河南科学技术出版社系列答案
科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用．（1）在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2．
①Ni元素位于元素周期表中的第VⅢ族．
②Ni与CO形成正四面体形的配合物Ni（CO）4，1mol Ni（CO）4中含8molσ键．
（2）一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构（如图所示）的水合物晶体，其相关参数如表．CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”．
| 参数 分子 | 分子直径/nm | 分子与H2O的 结合能E/kJ•mol-1 |
| CH4 | 0.436 | 16.40 |
| CO2 | 0.512 | 29.91 |
②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想．已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4．
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2molA和1molB，乙中充入2molC和1molHe，此时K停在0处．在一定条件下发生可逆反应：2A（g）+B（g）?2C（g）； 反应达到平衡后，再恢复至原温度．回答下列问题：
表中实线是元素周期表的部分边界，其中上边界未用实线标出．
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