题目内容
15．工业上以黄铁矿为原料生产硫酸，其中重要的一步是催化氧化（生产中保持恒温恒容条件）：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-196.6kJ•mol-1（1）生产中为提高反应速率和SO2的转化率，下列措施可行的是A．
A．向装置中充入O2 B．升高温度
C．向装置中充入N2 D．向装置中充入过量的SO2
（2）500℃时，将10mol SO2和5.0mol O2置于体积为2L的恒容密闭容器中，反应中数据如表所示：
| 时间/（min） | 2 | 4 | 6 | 8 |
| n（SO3）/（mol） | 4.2 | 8.0 | 9.4 | 9.4 |
②500℃时该反应的平衡常数K=1636.3．
（3）恒温恒压，通入3mol SO2 和2mol O2及固体催化剂，平衡时容器内气体体积为起始时的90%．保持同一反应温度，在相同容器中，将起始物质的量改为 5mol SO2、3.5mol O2、1mol SO3（g），下列说法正确的是CD．
A．第一次平衡时反应放出的热量为294.9kJ
B．两次平衡SO2的转化率相等
C．两次平衡时的O2体积分数相等
D．第二次平衡时SO3的体积分数等于$\frac{2}{9}$．
分析 （1）该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应，欲提高SO2的转化率，则改变条件使平衡向正反应方向移动；
（2）①反应前4分钟生成三氧化硫为8mol，由方程式可知参加反应的氧气为8mol×$\frac{1}{2}$=4mol，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（O2）；
②500℃时将10mol SO2和5.0mol O2置于体积为2L的恒容密闭容器中，6min到达平衡，平衡时产生三氧化硫9.4mol，则：
2SO2（g）+O2 （g）?2SO3 （g）
起始量（mol/L）：5 2.5 0
变化量（mol/L）：4.7 2.35 4.7
平衡量（mol/L）：0.3 0.15 4.7
再根据K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$计算平衡常数；
（3）恒温恒压下，体积之比等于气体物质的量之比，故平衡时混合气体总物质的量为（3mol+2mol）×90%=4.5mol，则：
2SO2（g）+O2 （g）?2SO3 （g） 物质的量减小△n=1
起始量（mol）：3 2 0
变化量（mol）：1 0.5 1 （3+2）-4.5=0.5
平衡量（mol）：2 1.5 1
将起始物质的量改为 5mol SO2、3.5mol O2、1mol SO3（g），等效为开始通入6mol SO2 和4mol O2，与第一次平衡时投料比相等，恒温恒压下二者为等效平衡，平衡时同种物质的含量相等、浓度相等，同种组分物质的量第二次平衡时为第一次平衡2倍．
解答 解：（1）A．向装置中充入过量的O2，化学平衡正向移动，会提高二氧化硫转化率，故A正确；
B．正反应为放热反应，升高温度，化学平衡逆向移动，二氧化硫的转化率减小，故B错误；
C．向装置中充入N2，反应各组分浓度不变，化学平衡不会移动，不会提高二氧化硫转化率，故C错误；
D．向装置中充入过量的SO2，二氧化硫转化率降低，故D错误；
故选：A；
（2）①反应前4分钟生成三氧化硫为8mol，由方程式可知参加反应的氧气为8mol×$\frac{1}{2}$=4mol，故反应前4分钟的平均速率v（O2）=$\frac{\frac{4mol}{2L}}{4min}$=0.5mol/（L．min），
故答案为：0.5mol/（L．min）；
②500℃时将10mol SO2和5.0mol O2置于体积为2L的恒容密闭容器中，6min到达平衡，平衡时产生三氧化硫9.4mol，则：
2SO2（g）+O2 （g）?2SO3 （g）
起始量（mol/L）：5 2.5 0
变化量（mol/L）：4.7 2.35 4.7
平衡量（mol/L）：0.3 0.15 4.7
则500℃时的平衡常数K=$\frac{4．{7}^{2}}{0．{3}^{3}×0.15}$=1636.3；
故答案为：1636.3；
（3）恒温恒压下，体积之比等于气体物质的量之比，故平衡时混合气体总物质的量为（3mol+2mol）×90%=4.5mol，则：
2SO2（g）+O2 （g）?2SO3 （g） 物质的量减小△n=1
起始量（mol）：3 2 0
变化量（mol）：1 0.5 1 （3+2）-4.5=0.5
平衡量（mol）：2 1.5 1
将起始物质的量改为 5mol SO2、3.5mol O2、1mol SO3（g），等效为开始通入6mol SO2 和4mol O2，与第一次平衡时投料比相等，恒温恒压下二者为等效平衡，平衡时同种物质的含量相等、浓度相等．
A．反应放出的热量为，0.5mol×196.6kJ•mol-1=98.3kJ，故A错误；
B．第一次平衡时二氧化硫转化率为$\frac{1mol}{3mol}$×100%=33.3%，恒温恒压下二者为等效平衡，则第二次平衡后二氧化硫应为2mol×2=4mol，故消耗的二氧化硫为5mol-4mol=1mol，第二次平衡时二氧化硫转化率为$\frac{1mol}{5mol}$×100%，故B错误；
C．两次平衡为等效平衡，两次平衡时的O2体积分数相等，故C正确；
D．由A计算中可知，第一次平衡时三氧化硫体积分数为$\frac{1mol}{4.5mol}$=$\frac{2}{9}$，为等效平衡，平衡时三氧化硫体积分数相等，故D正确，
故选：CD．
点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、反应速率计算、平衡常数、等效平衡等，（3）关键理解等效平衡规律：1、恒温恒容，反应前后气体体积不等，按化学计量数转化到一边，对应物质满足等量；反应前后气体体积相等，按化学计量数转化到一边，对应物质满足等比，2：恒温恒压，按化学计量数转化到一边，对应物质满足等比．
| A． | A、B中的氢的质量分数必相等 | |
| B． | A、B的实验式必相同 | |
| C． | A、B一定是同系物 | |
| D． | A、B可以是烃，也可以是烃的含氧衍生物 |
草酸、草酸盐在工业生产上用途非常广泛，H2C2O4水溶液中H2C2O4、HC2O4和C2O${\;}_{4}^{2-}$三种形态的粒子的分布分数δ随溶液pH变化的关系如图所示．
| A． | 30min时降低温度，40min时升高温度 | |
| B． | 前8min A的平均反应速率为0.17mol/（L•min） | |
| C． | 反应方程式中的x=1，正反应为吸热反应 | |
| D． | 20min～40min间该反应的平衡常数均为4 |
（1）甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是CH4（g）+2H2O（g）=4H2（g）+CO2（g）△H=-136.5kJ/mol．
（2）第II步为可逆反应．在800℃时，若CO的起始浓度为2.0mol/L，水蒸气的起始浓度为3.0mol/L，达到化学平衡状态后，测得CO2的浓度为1.2mol/L，则此反应的平衡常数为1，随着温度升高该反应的化学平衡常数的变化趋势是变小．
（3）在恒温恒容密闭容器中进行的第II步反应，下列说法中能表示达到平衡状态的是bc（填序号）．
a．四种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比
b．单位时间内断开amol H-H键的同时断开2a mol O-H键
c．反应容器中放出的热量不再变化
d．混合气体的密度不再发生变化
e．混合气体的压强不再发生变化
（4）某温度下，第Ⅱ步反应的平衡常数为K=$\frac{1}{9}$．该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中投入H2O（g）和CO（g），其起始浓度如下表所示．下列判断不正确的是CD．
| 起始浓度 | 甲 | 乙 | 丙 |
| c（H2O）/mol/L | 0.010 | 0.020 | 0.020 |
| c（CO）/mol/L | 0.010 | 0.010 | 0.020 |
B．平衡时，甲中和丙中H2O的转化率均是25%
C．平衡时，丙中c（CO2）是甲中的2倍，是0.015mol/L
D．平衡时，乙中H2O的转化率大于25%
