题目内容

如图所示，保持反应过程中温度不变，在一个容积为4L的密闭容器中，左室加入X molSO3，右室加入2 molSO2和1molO2，中间是个可移动的隔板，在少量催化剂存在下分别发生反应：
左室：2SO3（g）?2SO2（g）+O2（g）
右室：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-197kJ/mol
下列说法中正确的是（　　）
分析：A、可逆反应到达平衡时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率等于之比等于化学计量数之比（不同物质），平衡混合物中各组成成分的含量、浓度、物质的量不变，由此衍生出一些量不变，据此解答；
B、平衡时，左右两部分压强始终相等，增加X的量，假定右室体积不变，左室压强增大，增大压强平衡向体积减小的方向移动，即右室向正反应方向移动；
C、隔板在中央，平衡时，左右两部分体积相等，且在恒温下，所以左右两室反应混合物的总物质的量相等，为完全等效平衡x=2，无法判断平衡时，各组分的量，无法判断反应热关系，由此解答；
D、达平衡时右室的压强是起始时的5/6倍，根据压强之比等于物质的量之比可知，平衡时右室的混合气体总的物质的量2.5mol，根据三段式求出平衡时各组分的浓度，计算出右室反应的平衡常数，左右室反应的平衡常数之积为1，再计算出左室反应的平衡常数，若SO2的为0.1mol/L，计算出此时反应混合物各组分的浓度，计算浓度商，若等于平衡常数，则正确．
解答：解：A、右室加入2 molSO2和1molO2，反应按2：1进行，任何时刻都为2：1；左室反应开始，SO2和O2按反应按2：1进行，所以左右两室，自反应开始后至结束，任何时刻SO2和O2都为2：1，故不能说明到达平衡，故A错误；
B、平衡时，左右两部分压强始终相等，增加X的量，假定右室体积不变，则左室压强增大，所以右室压强增大，增大压强平衡向体积减小的方向移动，即右室向正反应方向移动，所以SO2的体积分数减小，即a＞b，故B正确；
C、对于左室，令参加反应的2SO3为amol，则
            2SO3（g） 
催化剂
    2SO2（g）+O2（g）
开始（mol）：2                 0        0
变化（mol）：a                  a     0.5a
某时（mol）：2-a                a     0.5a
对于右室，令参加反应的SO2的物质的量为bmol，则             
            2SO2（g）+O2（g）  
催化剂
   2SO3（g）
开始（mol）：2         1                 0
变化（mol）：b         0.5b              b
平衡（mol）：2-b       1-0.5b            b
所以2-a+a+0.5a=2-b+1-0.5b+b，即a+b=2
右室反应热为△H1=-197kJ/mol×0.5bmol，
左室的反应热为△H2=197kJ/mol×0.5amol，
所以△H1+△H2=197（0.5a-0.5b）kJ，无法判断平衡时参加反应的a、b的值，故无法判断，故C错误；
D、体积固定，根据压强之比等于物质的量之比可知，平衡时右室的混合气体总的物质的量为3mol×
5
6
=2.5mol．
对于右室，令参加反应的SO2的物质的量为nmol，则             
            2SO2（g）+O2（g）  
催化剂
   2SO3（g）
开始（mol）：2         1                 0
变化（mol）：n         0.5n              n
平衡（mol）：2-n        1-0.5n            n
所以（2-n+1-0.5n+n）=3×
5
6
，解得n=1
所以该反应的平衡常数为k=
(
1mol
2L
)2
(
(2-1)mol
2L
)2
(1-0.5×1)mol
2L
=4mol-1?L．
所以左室的平衡常数为k′=
1
k
=
1
4mol-1?L
=
1
4
mol/L．
对于左室，则
                2SO3（g） 
催化剂
    2SO2（g）+O2（g）
开始（mol/L）：0.5                  0        0
变化（mol/L）：0.1                  0.1     0.05
某时（mol/L）：0.4                  0.1     0.05
所以浓度商为
0.12×0.05
0.42
=
1
320
，小于
1
4
，不处于平衡状态，故D错误；
故选B．
点评：本题考查化学平衡移动、计算、判断、反应热等，本题难度较大，注意等效平衡、平衡常数的理解和应用．
练习册系列答案
相关题目
（2013?金华模拟）最常见的塑化剂邻苯二甲酸二丁酯可由邻苯二甲酸酐与正丁醇在浓硫酸共热下反应制得，反应的化学方程式及装置图（部分装置省略）如下：

已知：正丁醇沸点118℃，纯邻苯二甲酸二丁酯是无色透明、具有芳香气味的油状液体，沸点340℃，温度超过180℃时易发生分解．
实验操作流程如下：
①向三颈烧瓶内加入29.6g（0.2mol）邻苯二甲酸酐、29.6g（0.4mol）正丁醇以及适量浓硫酸．按如图所示安装带分水器的回流反应装置，并在分水器中预先加入水，使水面略低于分水器的支管口．
②打开冷凝水，三颈烧瓶在石棉网上用小火加热，升温至105℃，持续搅拌反应2小时．继续升温至140℃，搅拌、保温至反应结束．在反应分过程中，通过调节分水器下部的旋塞不断分离出生成的水，注意保持分水器中水层液面原来的高度，使油层尽量回流到圆底烧瓶中．
③冷却至室温，将反应混合物倒出．通过操作X，得到粗产品．
④粗产品用无水硫酸镁处理至澄清→取清液（粗酯）→圆底烧瓶→减压蒸馏．
请回答以下问题：
（1）邻苯二甲酸酐和正丁醇反应时加入浓硫酸的作用是
催化剂
催化剂
．
（2）步骤②中不断从分水器下部分离出生成水的目的是
保证反应物能够充分反应，提高反应物的转化率，加快反应速率
保证反应物能够充分反应，提高反应物的转化率，加快反应速率
．
判断反应已结束的方法是
分水器中的水位高度保持基本不变时
分水器中的水位高度保持基本不变时
．
（3）反应要控制在适当的温度，温度过高产率反而降低，其原因是
温度过高，会有较多的正丁醇蒸出，使产率降低
温度过高，会有较多的正丁醇蒸出，使产率降低
．
（4）操作X中，先用5%Na2CO3溶液洗涤混合物，分离获得粗产品，…．该分离操作的主要仪器名称是
分液漏斗
分液漏斗
．纯碱溶液浓度不宜过高，更不能使用氢氧化钠溶液．若使用氢氧化钠溶液，对产物有什么影响？
（用化学方程式表示）．
（5）粗产品提纯流程中采用减压蒸馏的目的是
邻苯二甲酸二甲酯沸点较高，高温会造成其分解，减压可使其沸点降低
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．
（6）用测定相对分子质量的方法，可以检验所得产物是否纯净．现代分析方法中测定有机物相对分子质量通常采用的是
质谱仪
质谱仪
．
（2009?广东模拟）在没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁能与水蒸气反应．请设计实验，证明还原铁粉与水蒸气能够发生反应．
（1）铁粉与水蒸气反应的化学方程式是：
3Fe+4H2O（g）
  △  
.
 
Fe3O4+4H2↑
3Fe+4H2O（g）
  △  
.
 
Fe3O4+4H2↑

（2）证明还原铁粉与水蒸气发生了反应的方法是
检验是否有H2产生
检验是否有H2产生

（3）某同学用如图所示装置进行实验，请帮助该同学完成设计，用下列简图画出未完成的实验装置示意图（铁架台可省略，导气管的形状可根据需要选择）

（4）停止反应，待装置冷却后，取出反应过的还原铁粉混合物，加入过量的稀硫酸充分反应，过滤．若混合物中既有Fe2+又有Fe3+，则证明该结论的实验方法是：
各取少量溶液于两试管中，向其中一试管中滴入几滴KSCN溶液，向另一试管中加入高锰酸钾酸性溶液，观察溶液颜色变化，若前者溶液颜色变红，后是溶液紫红色褪去，则说明溶液中既有Fe2+又有Fe3+
各取少量溶液于两试管中，向其中一试管中滴入几滴KSCN溶液，向另一试管中加入高锰酸钾酸性溶液，观察溶液颜色变化，若前者溶液颜色变红，后是溶液紫红色褪去，则说明溶液中既有Fe2+又有Fe3+

（5）经检验上述滤液中不含Fe3+，这不能说明还原铁粉与水蒸气反应所得产物中不含+3价的Fe元素．原因是（结合离子方程式说明）
如果反应后混合物中的铁粉过量，铁粉将溶液中的Fe3+全部还原为Fe2+，即便加KSCN溶液也不变红色．反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+
如果反应后混合物中的铁粉过量，铁粉将溶液中的Fe3+全部还原为Fe2+，即便加KSCN溶液也不变红色．反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+

（6）某同学利用上述滤液制取白色的Fe（OH）2沉淀，向滤液中加入NaOH溶液后，观察到生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色．
①沉淀由白色→红褐色的化学方程式是：
4Fe（OH）2+O2+2H2O═4Fe（OH）3
4Fe（OH）2+O2+2H2O═4Fe（OH）3
．
②为了得到白色的Fe（OH）2沉淀，并尽可能长时间保持其白色，可采取的措施有多种，请写出其中的一种．
第一种：用一只容器较大针孔较细的注射器吸取滤液后再吸入NaOH溶液，然后倒置2～3次；
第二种：向滤液中加入植物油，使滤液与空气隔绝，然后再将滴管伸入水溶液中滴加氢氧化钠溶液；
第三种：向热的硫酸亚铁溶液中滴加热的氢氧化钠溶液，减少溶液中氧气的含量．
第一种：用一只容器较大针孔较细的注射器吸取滤液后再吸入NaOH溶液，然后倒置2～3次；
第二种：向滤液中加入植物油，使滤液与空气隔绝，然后再将滴管伸入水溶液中滴加氢氧化钠溶液；
第三种：向热的硫酸亚铁溶液中滴加热的氢氧化钠溶液，减少溶液中氧气的含量．
．
（2009?上海一模）某活动课程小组拟用50mLNaOH溶液吸收CO2气体，制备Na2CO3溶液．为了防止通入的CO2气体过量生成NaHCO3，设计了如下实验步骤：
a．取25mL NaOH溶液吸收过量的CO2气体，至CO2气体不再溶解；
b．小火煮沸溶液1～2min；
c．在得到的溶液中加入另一半（25mL）NaOH溶液，使其充分混合反应．
（1）此方案能制得较纯净的Na2CO3，写出a、c两步的化学反应方程式
NaOH+CO2═NaHCO3
NaOH+CO2═NaHCO3
、
NaHCO3+NaOH═Na2CO3+H2O
NaHCO3+NaOH═Na2CO3+H2O
．
此方案第一步的实验装置如图所示：

（2）加入反应物前，如何检查整个装置的气密性？
用弹簧夹夹住A、B连接处，先检查A的气密性：塞紧橡皮塞，从漏斗注入一定量的水，使漏斗中的水面高于锥形瓶内的水面，停止加水后，漏斗内与锥形瓶中的液面差保持不变，说明装置不漏气．然后检查B的气密性：向烧杯中注入少量水，使导管口侵入水中，双手捂住广口瓶片刻有气泡冒出，松开手后，有少量水进入导管形成水柱，说明装置不漏气（也可一次检查A、B的气密性：连接和烧杯间的乳胶管用止水夹夹住．然后从漏斗注入一定量的水，使漏斗中的水面高于锥形瓶内的水面，过一会，观察漏斗内与锥形瓶中的液面差，若保持不变，说明装置不漏气）．
用弹簧夹夹住A、B连接处，先检查A的气密性：塞紧橡皮塞，从漏斗注入一定量的水，使漏斗中的水面高于锥形瓶内的水面，停止加水后，漏斗内与锥形瓶中的液面差保持不变，说明装置不漏气．然后检查B的气密性：向烧杯中注入少量水，使导管口侵入水中，双手捂住广口瓶片刻有气泡冒出，松开手后，有少量水进入导管形成水柱，说明装置不漏气（也可一次检查A、B的气密性：连接和烧杯间的乳胶管用止水夹夹住．然后从漏斗注入一定量的水，使漏斗中的水面高于锥形瓶内的水面，过一会，观察漏斗内与锥形瓶中的液面差，若保持不变，说明装置不漏气）．
（3）装置B中盛放的试剂是
饱和酸氢钠溶液
饱和酸氢钠溶液
，作用是
吸收HCl气体
吸收HCl气体
．
（4）在实验室通常制法中，装置A还可作为下列
②④⑤
②④⑤
气体的发生装置（填序号）．
①CH2═CH2    ②H2S    ③CH4    ④CH≡CH     ⑤H2
（5）实验室制取下列气体：①NH3，②Cl2，③HCl，④H2S，⑤CH4，⑥CO，⑦CO2，⑧O2时，属于必须进行尾气处理，并能用下图所示装置进行处理的，将气体的序号填入装置图的下方空格内．

（6）已知所用NaOH溶液中溶质的质量分数为40%，室温下该溶  液密度为1.44g/mL，假设反应前后溶液的体积不变，不考虑实验误差，计算用此种方法制备所得Na2CO3溶液的物质的量浓度为
7.2 mol/L
7.2 mol/L
．
（2013?江苏三模）碳酸钠-过氧化氢加合物（aNa2CO3?bH2O2）具有漂白、杀菌作用．实验室用“醇析法”制备该物质的实验步骤如下：
第1步：取适量碳酸钠溶解于一定量水中，倒入烧瓶中；再加入少量稳定剂（MgCl2和Na2SiO3），搅拌均匀．
第2步：将适量30%的H2O2溶液在搅拌状态下滴入烧瓶中，于15℃左右反应1h．
第3步：反应完毕后再加入适量无水乙醇，静置、结晶，过滤、干燥得产品．
（1）第1步中，稳定剂与水反应生成2种常见的难溶物，其化学方程式为
MgCl2+Na2SiO3+2H2O=2NaCl+Mg（OH）2↓+H2SiO3↓
MgCl2+Na2SiO3+2H2O=2NaCl+Mg（OH）2↓+H2SiO3↓
．
（2）第2步中，反应保持为15℃左右可采取的措施是
15℃水浴或冷水浴
15℃水浴或冷水浴
．
（3）第3步中，无水乙醇的作用是
降低碳酸钠-过氧化氢化合物的溶解度（有利于晶体析出）
降低碳酸钠-过氧化氢化合物的溶解度（有利于晶体析出）
．
（4）H2O2的含量可衡量产品的优劣．现称取m g（约0.5g）样品，用新煮沸过的蒸馏水配制成250mL溶液，取25.0mL于锥形瓶中，先用稀硫酸酸化，再用c mol?L-1 KMnO4溶液滴定至终点．
①配制250mL溶液所需的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、
（250mL）容量瓶
（250mL）容量瓶
、
胶头滴管
胶头滴管
．
②滴定终点观察到的现象是
溶液呈浅红色且30s内不褪色
溶液呈浅红色且30s内不褪色
．
（5）可模拟用蒸馏法测定样品中碳酸钠的含量．装置如图所示（加热和固定装置已略去），实验步骤如下：
步骤1：按右图所示组装仪器，检查装置气密性．
步骤2：准确量取（4）中所配溶液50mL于烧瓶中．
步骤3：准确量取40.00mL约0.2mol?NaOH溶液2份，分别注入烧杯和锥形瓶中．
步骤4：打开活塞k1、k2，关闭活塞k3，缓缓通入氮气一段时间后，关闭k1、k2，打开k3；经滴液漏斗向烧瓶中加入10mL 3mol?硫酸溶液．
步骤5：加热至烧瓶中的液体沸腾，蒸馏，并保持一段时间．
步骤6：经k1再缓缓通入氮气一段时间．
步骤7：向锥形瓶中加入酸碱指示剂，用c1 mol?H2SO4标准溶液滴定至终点，消耗H2SO4标准溶液V1 mL．
步骤8：将实验步骤1～7重复2次．
①步骤3中，准确移取40.00mL NaOH溶液所需要使用的仪器是
碱式滴定管
碱式滴定管
．
②步骤1～7中，确保生成的二氧化碳被氢氧化钠溶液完全吸收的实验步骤是
1，5，6
1，5，6
（填序号）．
③为获得样品中碳酸钠的含量，还需补充的实验是
用H2SO4标准溶液标定NaOH溶液的浓度
用H2SO4标准溶液标定NaOH溶液的浓度
．
精英家教网亚铁盐在空气中易被氧化，但形成复盐可稳定存在．硫酸亚铁铵[（NH4）2SO4?FeSO4?6H2O]为浅绿色晶体，商品名为摩尔盐，易溶于水，不溶于乙醇． 通常可用如下步骤在实验室中少量制备：
步骤I：铁屑的净化
将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出液体，用水洗净铁粉．
步骤2：硫酸亚铁的制取
向处理过的铁屑中加入过量的3moL?L-1H2SO4溶液，在600c左右使其反应到不再 产生气体，趁热过滤，得FeSO4溶液．
步骤3：晶体的制备
向所得FeSO4溶液中加入少景3moL?L-1H2SO4溶液，再加入饱和（NH4）2SO4溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作后得到硫酸亚铁铵晶体．
请回答下列问题：
（1）在步骤I的操作中，分离出液体的方法通常不用过滤，使用的操作是
 
（填写操 作名称），该操作需要下列仪器中的
 
填仪器的编号）．
①铁架台②燃烧匙③烧杯④广口瓶
⑤研钵 ⑥玻璃棒⑦酒精灯
（2）在步骤2中加热的同时应适当补充水，使溶液的体 积基本保持不变，这样做的原因是
 
．
（3）在步骤3中，先加少最稀硫酸的作用是
 
，蒸发浓缩时加热到
 
时停止加热：通常为加快过滤速度使用抽滤装置如图所示，其中装置A作用是
 
；抽滤后还 要用少量
 
 （填试剂名称）来洗去晶体表面杂质．
（4）本实验制取的硫酸亚铁铵晶体常含有Fe3+杂质．检验晶体中含有Fe3+方法是
 
．

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