Question

13．已知2SO₂（g）十O₂（g）$?_{催化剂}^{加热}$  2SO₃（g）反应过程的能量变化如图所示．请回答下列问题：
（1）1mol SO₂（g）氧化为1mol SO₃（g）放出的热量为99.00kJ•mol^-1，
写出该反应的热化学方程式2SO₂（g）十O₂（g）?2SO₃（g）△H=-198.00 kJ/mo1．
（2）①在图中标出该反应的活化能E和反应热△H；
②该反应通常用V₂O₅作催化剂，加V₂O₅会使图中B点升高还是降低，请在图中画图表示出来，并进行必要的标注．
（3）能够说明在恒温恒容条件下，上述反应已经达到化学平衡状态的是AC．
A．容器中气体总压强不变                 B．容器中混合气体的密度不变
C．每生成1mol SO₃的同时生成1molSO₂D．SO₂、O₂、SO₃的物质的量之比为2：1：2
（4）在400℃，常压下，向体积为2L的密闭容器中充入2mol SO₂（g）和1.92mol O₂（g），充分反应后，达平衡时测得还有0.04molL^-1 SO₂剩余，求该反应在平衡时O₂的转化率及SO₃的物质的量浓度（要求写出三段式计算过程）．

Answer 1

分析 （1）2mol二氧化硫反应放出热量为99kJ×2=198kJ，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式；
（2）①高出反应物能量为活化能，生成物与反应物之间的能量之差为焓变；
②使用催化剂降低活化能，但反应热不变；
（3）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，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；
（4）在400℃，常压下，向体积为2L的密闭容器中充入2mol SO₂（g）和1.92mol O₂（g），充分反应后，达平衡时测得还有0.04molL^-1 SO₂剩余，则：
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始浓度（mol/L）：1      0.96     0
变化浓度（mol/L）：0.96   0.48    0.96
平衡浓度（mol/L）：0.04   0.48    0.96
转化率=$\frac{浓度变化量}{起始浓度}$×100%．

解答 解：（1）2mol二氧化硫反应放出热量为99.00kJ×2=198.00kJ，热化学方程式为：2SO₂（g）十O₂（g）?2SO₃（g）△H=-198.00 kJ/mo1，
故答案为：2SO₂（g）十O₂（g）?2SO₃（g）△H=-198.00 kJ/mo1；
（2）①高出反应物能量为活化能，生成物与反应物之间的能量之差为焓变；②使用催化剂降低活化能，但反应热不变，如图所示：，
故答案为：；
（3）A．随反应进行，气体物质的量减小，恒温恒容下压强减小，容器中气体总压强不变，说明到达平衡，故A正确；
B．混合气体总质量不变，容器容积不变，容器中混合气体的密度始终不变为定值，故B错误；
C．每生成1mol SO₃的同时生成1molSO₂，而生成1mol SO₃的同时消耗1molSO₂，二氧化硫的生成速率与消耗速率相等，反应到达平衡，故C正确；
D．平衡时各组分的物质的量关系与起始物质的量及转化率有关，平衡时不一定为化学计量数之比，故D错误，
故选：AC；
（4）在400℃，常压下，向体积为2L的密闭容器中充入2mol SO₂（g）和1.92mol O₂（g），充分反应后，达平衡时测得还有0.04molL^-1 SO₂剩余，则：
                 2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始浓度（mol/L）：$\frac{2}{2}$=1   $\frac{1.92}{2}$=0.96    0
变化浓度（mol/L）：0.96   0.48        0.96
平衡浓度（mol/L）：0.04   0.48        0.96
O₂的转化率=$\frac{0.48mol/L}{0.96mol/L}$×100%=50%
c（SO₃）_平=0.96mol/L
答：平衡时O₂的转化率为50%，SO₃的物质的量浓度为0.96mol/L．

点评 本题考查化学平衡计算、平衡状态的判断、化学反应是能量变化、热化学方程式书写等，注意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．