Question

1．将2molSO₂和1molO₂混合置于体积可变，压强恒定的密闭容器中，在一定温度下发生如下反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H＜0，当反应进行到时间t1点时达到平衡状态，测得混合气体总物质的量为2.1mol．试回答下列问题：
（1）写出该反应的平衡常数表达式：K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$
（2）反应进行到t₁时，SO₂的体积分数为9.5%；
（3）若在t₁时充入一定量的氩气（Ar），SO₂的物质的量将增大（填“增大”、“减小”或“不变”）；
（4）若在t₁时升温，重新达到平衡状态，新平衡混合物中气体的总物质的量＞2.1mol（填“＜”、“＞”或“=”），简单说明原因升高温度反应向吸热反应方向进行，即化学平衡向逆反应方向移动，气体的总物质的量增大；
（5）若其它条件不变，在t₁时再加入0.2molSO₂、0.1molO₂和1.8molSO₃，在图中作出从t₀→t₁→t₂点这段时间内SO₂的物质的量变化曲线．

Answer 1

分析 （1）平衡常数=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$，固体和纯液体不写入表达式；
（2）根据t₁点时达到平衡状态，测得混合气体总物质的量为2.1mol，计算出平衡时二氧化硫的物质的量，再计算出SO₂的体积分数；
（3）体积可变，压强恒定的密闭容器中充入一定量的氩气（Ar），体积增大，反应物的分压减小，根据压强对平衡的影响分析；
（4）根据温度对平衡的影响分析；
（5）t₀到t₁时起点在坐标（0，2）、平衡点在坐标（t₁，0.2）处；恒压条件下，在t₁时再加入0.2molSO₂、0.1molO₂和1.8molSO₃，与原平衡是等效平衡，所以t₁到t₂ 是平行于时间轴的直线，起点必须在（t₁，0.4）据此作图．

解答 解：（1）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H＜0，平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$；
（2）设参加反应的二氧化硫为nmol，则
                     2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），
初始量（mol）   2               1            0
转化量（mol） n                $\frac{n}{2}$            n
平衡量（mol） 2-n            1-$\frac{n}{2}$           n
已知平衡状态时，测得混合气体总物质的量为2.1mol，即：2-n+1-$\frac{n}{2}$+n=2.1mol，解得n=1.8mol，所以t₁时，SO₂的体积分数为$\frac{2-1.8}{2.1}$×100%=9.5%；
故答案为：9.5%；
（3）体积可变，压强恒定的密闭容器中充入一定量的氩气（Ar），体积增大，反应物的分压减小，所以平衡向体积增大的方向移动，即向逆反方向移动，所以SO₂的物质的量增大，故答案为：增大；
（4）已知该反应的正方向为放热反应，所以升高温度平衡逆移，逆方向为物质的量增大的方向，所以新平衡混合物中气体的总物质的量＞2.1mol，
故答案为：＞；升高温度反应向吸热反应方向进行，即化学平衡向逆反应方向移动，气体的总物质的量增大；
（5）t₀到t₁时起点在坐标（0，2）、平衡点在坐标（t₁，0.2）处；恒压条件下，在t₁时再加入0.2molSO₂、0.1molO₂和1.8molSO₃，与原平衡是等效平衡，所以t₁到t₂ 是平行于时间轴的直线，起点必须在（t₁，0.4），图象为：

故答案为：．

点评 本题考查了平衡移动、化学平衡图象等，题目难度中等，本题作图时要注意对等效平衡的分析．