题目内容
在一个容积固定的反应器中，有一可左右滑动的密封隔板，两侧进行如图所示的反应（均加有适量的新型固体催化剂，其体积可忽略不计）（1）若开始时左侧投入2molSO2、1molO2，右侧投入1molN2、4molH2，达到平衡后（两侧温度相同），隔板是否可能处于中央
（2）起始时投入2molSO2、1molO2；1molN2、2molH2，达到平衡后，隔板仍处于中央，则SO2的转化率和N2的转化率之比为
（3）若起始时投入2molSO2、1molO2，欲用简单方法粗略测定平衡时SO2的转化率，则可将左侧的平衡混合气体中通入足量的
A．氢氧化钠溶液 B．氯化钡溶液 C．98.3%的浓硫酸 D．硝酸钡混合溶液
（4）若起始时投入2molSO2、1molO2；1molN2、amolH2、0.1molNH3，起始时右侧体积小于左侧体积，当a值在一定范围内变化时，均可通过调节反应器温度，使左右两侧反应都达到平衡，且平衡时隔板处于中央，此时SO2的转化率与N2的转化率之比为5：1，求a的取值范围
考点：化学平衡的计算
专题：化学平衡专题
分析：（1）若隔板处于中央，则左、右两室中混合气体的总物质的量相等，利用极限法分析右室中混合气体物质的量的极小值，与左室中混合气体总物质的量相比较，据此进行判断；
（2）达到平衡后，隔板仍处于中央，则左、右两室中混合气体的总物质的量相等，即左、右两室混合气体物质的量减少量相等，假定减少量为ymol，利用差量法计算参加反应的SO2、N2，进而计算二者转化率之比；
（3）混合气体中二氧化硫、三氧化硫总物质的量为2mol，所用试剂能够确定二氧化硫、三氧化硫的质量则可以测定平衡时SO2的转化率，据此解答；
（4）起始时右侧体积小于左侧体积，则右室混合气体总物质的量小于左室中混合气体总物质的量，左右两侧反应都达到平衡，且平衡时隔板处于中央，则左、右两室中混合气体的总物质的量相等，令氮气的转化率为b，则二氧化硫转化率为5b，利用差量法表示平衡时两室中混合气体减少量，再根据两室中气体物质的量相等列方程，由于是可逆反应，故5b×2＜2、b×3＜a，联立解答．
（2）达到平衡后，隔板仍处于中央，则左、右两室中混合气体的总物质的量相等，即左、右两室混合气体物质的量减少量相等，假定减少量为ymol，利用差量法计算参加反应的SO2、N2，进而计算二者转化率之比；
（3）混合气体中二氧化硫、三氧化硫总物质的量为2mol，所用试剂能够确定二氧化硫、三氧化硫的质量则可以测定平衡时SO2的转化率，据此解答；
（4）起始时右侧体积小于左侧体积，则右室混合气体总物质的量小于左室中混合气体总物质的量，左右两侧反应都达到平衡，且平衡时隔板处于中央，则左、右两室中混合气体的总物质的量相等，令氮气的转化率为b，则二氧化硫转化率为5b，利用差量法表示平衡时两室中混合气体减少量，再根据两室中气体物质的量相等列方程，由于是可逆反应，故5b×2＜2、b×3＜a，联立解答．
解答：
解：（1）隔板处于中央，则左、右两室中混合气体的总物质的量相等，若右室中氮气完全转化时，右室中混合气体物质的量达极小值，
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g） 物质的量减小
1 1+3-2=2
1mol 2mol
故若右室中氮气完全转化，混合气体物质的量=1+4mol-2mol=3mol，左室中没有反应时，混合气体总物质的量为3mol，故平衡时，右室中气体总物质的量大于左室，隔板不可能处于中央，
故答案为：不可能；
（2）达到平衡后，隔板仍处于中央，则左、右两室中混合气体的总物质的量相等，即左、右两室混合气体物质的量减少量相等，假定减少量为ymol，则：
左室：2SO2（g）+O2（g）?2SO2（g） 物质的量减小
2 1
2ymol ymol
右室：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g） 物质的量减小
1 2
0.5y mol ymol
故SO2与N2转化率之比=
：
=2：1，
故答案为：2：1；
（3）混合气体中二氧化硫、三氧化硫总物质的量为2mol，所用试剂能够确定二氧化硫、三氧化硫的质量则可以测定平衡时SO2的转化率，
A．利用氢氧化钠溶液增重，可以测定二氧化硫、三氧化硫总质量，二者总物质的量为2mol，可以计算确定各自质量，可以测定二氧化硫的转化率，故A正确；
B．氯化钡溶液吸收三氧化硫得到硫酸钡沉淀，可以确定三氧化硫质量，可以测定二氧化硫转化率，故B正确；
C．98.3%的浓硫酸收三氧化硫，可以确定三氧化硫质量，可以测定二氧化硫转化率，故C正确；
D．硝酸钡混合溶液吸收三氧化硫得到硫酸钡沉淀，同时有硝酸生成，可以氧化二氧化硫，得到硫酸钡沉淀，不能确定二氧化硫或三氧化硫的质量，故D错误，
故答案为：ABC；
（4）起始时右侧体积小于左侧体积，则右室混合气体总物质的量小于左室中混合气体总物质的量，则：2mol+1mol＞1mol+amol+0.1mol，解得a＜1.9，
左右两侧反应都达到平衡，且平衡时隔板处于中央，则左、右两室中混合气体的总物质的量相等，令氮气的转化率为b，则二氧化硫转化率为5b，则：
左室：2SO2（g）+O2（g）?2SO2（g） 物质的量减小
2 1
2mol×5b 5bmol
右室：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g） 物质的量减小
1 3 2
bmol 3b 2bmol
所以，2mol+1mol-5bmol=1mol+amol+0.1mol-2bmol，故1.9-3b=a，由于是可逆反应，故5b×2＜2、b×3＜a，联立得a＞1.3，
综上所述，可得1.3＜a＜1.9，
故答案为：1.3＜a＜1.9．
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g） 物质的量减小
1 1+3-2=2
1mol 2mol
故若右室中氮气完全转化，混合气体物质的量=1+4mol-2mol=3mol，左室中没有反应时，混合气体总物质的量为3mol，故平衡时，右室中气体总物质的量大于左室，隔板不可能处于中央，
故答案为：不可能；
（2）达到平衡后，隔板仍处于中央，则左、右两室中混合气体的总物质的量相等，即左、右两室混合气体物质的量减少量相等，假定减少量为ymol，则：
左室：2SO2（g）+O2（g）?2SO2（g） 物质的量减小
2 1
2ymol ymol
右室：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g） 物质的量减小
1 2
0.5y mol ymol
故SO2与N2转化率之比=
| 2ymol |
| 2mol |
| 0.5ymol |
| 1mol |
故答案为：2：1；
（3）混合气体中二氧化硫、三氧化硫总物质的量为2mol，所用试剂能够确定二氧化硫、三氧化硫的质量则可以测定平衡时SO2的转化率，
A．利用氢氧化钠溶液增重，可以测定二氧化硫、三氧化硫总质量，二者总物质的量为2mol，可以计算确定各自质量，可以测定二氧化硫的转化率，故A正确；
B．氯化钡溶液吸收三氧化硫得到硫酸钡沉淀，可以确定三氧化硫质量，可以测定二氧化硫转化率，故B正确；
C．98.3%的浓硫酸收三氧化硫，可以确定三氧化硫质量，可以测定二氧化硫转化率，故C正确；
D．硝酸钡混合溶液吸收三氧化硫得到硫酸钡沉淀，同时有硝酸生成，可以氧化二氧化硫，得到硫酸钡沉淀，不能确定二氧化硫或三氧化硫的质量，故D错误，
故答案为：ABC；
（4）起始时右侧体积小于左侧体积，则右室混合气体总物质的量小于左室中混合气体总物质的量，则：2mol+1mol＞1mol+amol+0.1mol，解得a＜1.9，
左右两侧反应都达到平衡，且平衡时隔板处于中央，则左、右两室中混合气体的总物质的量相等，令氮气的转化率为b，则二氧化硫转化率为5b，则：
左室：2SO2（g）+O2（g）?2SO2（g） 物质的量减小
2 1
2mol×5b 5bmol
右室：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g） 物质的量减小
1 3 2
bmol 3b 2bmol
所以，2mol+1mol-5bmol=1mol+amol+0.1mol-2bmol，故1.9-3b=a，由于是可逆反应，故5b×2＜2、b×3＜a，联立得a＞1.3，
综上所述，可得1.3＜a＜1.9，
故答案为：1.3＜a＜1.9．
点评：本题考查化学平衡计算，侧重考查学生分析解决问题能力，充分利用左右两室气体的物质的量关系，注意极限法与可逆反应特点运用，难度中等．
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