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【题目】(I)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3

2SO2(g)O2(g)2SO3(g) ΔH0某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如下图所示。根据图示回答下列问题:

1)将2.0 mol SO21.0 mol O2置于10 L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10 MPa。该反应的平衡常数等于 ______________________(不需要写表达式)

2)平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)___________ K(B)(”)

3)此反应在恒温密闭的装置中进行,能充分说明此反应已达到平衡的标志是______

A.接触室中气体的平均相对分子质量不再改变

B.接触室中SO2O2SO3的浓度相同

C.接触室中SO2O2SO3的物质的量之比为2∶1∶2

D.接触室中压强不随时间变化而变化

(II)已知工业制氢气的反应为CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g),反应过程中能量变化如下图所示。在500 ℃时的平衡常数K9。若在2 L的密闭容器中CO和水蒸气的起始浓度都是0.1 mol/L10 min时达到平衡状态。

4)增加H2O(g)的浓度,CO的转化率将________(增大减小不变”)

5)平衡常数的表达式K_______400 ℃时平衡常数K________9(“>”“<” ”)

6)已知2H2(g)O2(g) 2H2O (g) ΔH=-484 kJ/mol。结合上图写出CO完全燃烧生成CO2的热化学方程式:_____________________________________________

【答案】800 = AD 增大 > 2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H=566kJ/mol

【解析】

(I)1)反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa,由图可知,SO2的平衡转化率α=0.80,利用三段式表示出平衡时反应混合物各组分的物质的量,再计算平衡时反应混合物各组分的平衡浓度,代入平衡常数表达式计算;
2)平衡状态由A变到B时,改变的是压强,平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变;
3)可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等(同种物质)或正逆反应速率之比等于系数之比(不同物质),平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,由此衍生的一些物理量不变,据此判断;

(II)4)增大反应物H2O(g)的浓度,平衡正向移动,CO的转化率增大;
5)化学平衡常数是用生成物浓度的幂次方除以反应物浓度的幂次方,从图上可见反应放热,降温平衡正向移动,K增大;

6)利用盖斯定律,从待求反应出发,分析待求反应中的反应物和生成物在已知反应中的位置,通过相互加减可得。

(I)1)反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa,由图可知,此时SO2的平衡转化率α=0.80,则参加反应的二氧化硫为2mol×80%=1.6mol,可列三段式:


所以平衡时浓度:c(SO2)=0.04mol/Lc(O2)=0.02mol/Lc(SO3)=0.16mol/L,故平衡常数

故答案为:800
2)平衡状态由A变到B时,改变的是压强,平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变,故平衡常数K(A)=K(B)

故答案为:=
3A. 气体的总质量不变,随反应进行,气体的物质的量减小,平均相对分子质量增大,平均相对分子质量不变,说明到达平衡状态,故A正确;
B. 平衡时接触室中SO2O2的浓度一定不相同,开始物质的量为21,按21反应,平衡时二者的物质的量之比为21,浓度之比为21,故B错误;
C. 平衡时接触室中SO2O2SO3物质的量之比可能为212,可能不是212,与二氧化硫的转化率有关,故C错误;
D. 随反应进行,气体的物质的量减小,接触室中压强减小,压强不随时间变化而变化,说明到达平衡状态,故D正确.
故答案为:AD

(II)4)增大反应物H2O(g)的浓度,平衡正向移动,CO的转化率增大;

故答案为:增大;

5)化学平衡常数是用生成物浓度的幂次方除以反应物浓度的幂次方,则;从图上可见反应放热,降温平衡正向移动,K增大;

故答案为:>

6)已知:①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H=41kJ/mol

2H2(g)+O2(g)2H2O(g) H= 484kJ/mol

根据盖斯定律①×2+②得:2CO(g)+O2(g)2CO2(g) H=566kJ/mol

故答案为:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H=566kJ/mol

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