Question

9．二氧化硫和氮的氧化物是大气的主要污染物，防止和治理其对环境的污染是当前环保工作的重要研究内容之一．
（1）一定条件下，发生反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），向2L密闭容器中通入2mol SO₂（g）、1mol O₂（g）和0.2mol SO₃（g），2min后反应达到平衡时，测得SO₂的物质的量为1mol，则该可逆反应的平衡常数K=5.76；恒温下，若往容器中再加入2mol SO₂（g），则重新达到平衡时SO₂的总转化率＜50%（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）在一密闭容器中发生反应2NO₂?2NO+O₂△H＞0，反应过程中NO₂的浓度随时间变化的情况如图所示．
请回答：
①依曲线A，反应在前3min内氧气的平均反应速率为0.0117mol•L^-1•min^-1．
②若曲线A、B分别表示的是该反应在某不同条件下的反应情况，则此条件可能是温度（填“浓度”、“压强”、“温度”或“催化剂”）．
（3）一定温度下，在密闭容器中N₂O₅可发生下列反应：
①2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）
②2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）
若达平衡时，c（NO₂）=0.4mol•L^-1，c（O₂）=1.3mol•L^-1，则反应②中NO₂的转化率为80%，N₂O₅（g）的起始浓度应不低于1mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）依据化学平衡的三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算；依据化学平衡的影响因素和移动原理分析判断；
（2）①依曲线A，根据V=$\frac{△c}{△t}$计算反应在前3min内NO₂的平均反应速率，再根据速率之比等于系数之比计算氧气的平均反应速率；
②由图象可知B状态反应较快，且A、B处于不同平衡状态，B状态NO₂的物质的量较少，结合温度、压强对平衡移动的影响判断；
（3）设出反应①和反应②产生的氧气的浓度分别为Xmol•L^-1，Y mol•L^-1，然后依据方程组建立关系求解，得出反应②中NO₂的转化率和N₂O₅（g）的起始浓度．

解答 解：（1）一定条件下，2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），向2L密闭容器中通入2mol SO₂（g）、1mol O₂（g）和0.2mol SO₃（g），2min后反应达到平衡时，测得SO₂的物质的量为1mol，则
                 2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol/L）   1       0.5       0.1
变化量（mol/L）  0.5     0.25       0.5
平衡量（mol/L）  0.5     0.25       0.6
平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{0．{6}^{2}}{0．{5}^{2}×0.25}$=5.76，
若往容器中再加入2mol SO₂（g），平衡正向进行，由于三氧化硫浓度比起始大，则重新达到平衡时SO₂的总转化率小于50%，
故答案为：5.76；＜；
（2）①依曲线A，前3min内NO₂的平均反应速率V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.20-0.13}{3}$mol/（L•min）=$\frac{0.07}{3}$mol/（L•min），又因为速率之比等于系数之比，所以氧气的平均反应速率为$\frac{0.07}{3}$×$\frac{1}{2}$mol/（L•min）=0.0117mol/（L•min），
故答案为：0.0117 mol•L^-1•min^-1；
②由图象可知B状态反应较快，且A、B处于不同平衡状态，肯定不是催化剂的影响，如是压强的影响，则增大压强，平衡向逆反应方向移动，则NO₂的物质的量应增大，但B状态NO₂的物质的量较少，应是升高温度的原因，该反应的正反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，则NO₂的物质的量减少，
故答案为：温度；
（3）设出反应①和反应②产生的氧气的浓度分别为Xmol•L^-1，Y mol•L^-1，
2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）①
    2X          4Xmol•L^-1    Xmol•L^-1
 2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）②
  2Ymol•L^-1                    Ymol•L^-1
则建立关系：X+Y=1.3；4X-2Y=0.4；解得：X=0.5；Y=0.8；反应②中NO₂的转化率为$\frac{1.6mol/L}{2mol/L}$×100%=80%，由①反应生成的O₂的浓度为0.5 mol•L^-1，知N₂O₅的起始浓度应大于1 mol•L^-1，N₂O₅的起始浓度应不低于1mol•L^-1，
故答案为：80%；1．

点评 本题主要考查了化学平衡的计算及其平衡移动的判断，涉及速率的计算等知识点，利用三行式计算是解题的关键，难度中等．