Question

20．氯化硫酰（SO₂Cl₂）主要用作氯化剂．它是一种无色液体，熔点-54.1℃，沸点69.1℃．氯化硫酰可用干燥的二氧化硫和氯气在活性炭催化剂存在下反应制取：
SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（l）△H=-97.3kJ/mol
（1）试写出常温常压下化学平衡常数K的表达式：K=$\frac{1}{c（S{O}_{2}）•c（C{l}_{2}）}$；若在此条件下，将化学平衡常数K增大，化学反应速率v_正也增大，可采取的措施是d（选填编号）．
a．降低温度  b．移走SO₂Cl₂c．增加反应物浓度  d．以上都不对
（2）为了提高上述反应中Cl₂的平衡转化率，下列措施合理的是ac（选填编号）．
a．缩小容器体积  b．使用催化剂c．增加SO₂浓度  d．升高温度
（3）在100℃时，往上述平衡体系中加入³⁷Cl₂，一段时间后，则平衡体系中含有³⁷Cl的物质有c（选填编号）．
a．只有³⁷Cl₂  b．只有SO${\;}_{2}^{37}$Cl₂  c．³⁷Cl₂和SO${\;}_{2}^{37}$Cl₂　d．无法判断
（4）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是bd（选填编号）．
a．v（Cl₂）=v（SO₂）
b．容器中气体压强不随时间而变化
c．c（Cl₂）：c（SO₂）=1：1
d．容器中气体颜色不随时间而变化．

Answer 1

分析 （1）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写；
平衡常数只受温度影响，将化学平衡常数K增大，应使平衡向正反应移动，该反应正反应是放热反应，故应降低温度，化学反应速率降低，据此解答；
（2）提高反应中Cl₂的平衡转化率，改变条件使平衡向正反应移动，根据平衡移动原理结合选项分析解答，注意不能只增大氯气的用量；
（3）增大氯气的浓度，平衡向正反应移动，反应为可逆反应，反应物不能完全反应，平衡时³⁷Cl存在³⁷Cl₂和SO₂³⁷Cl₂ 中；
（4）达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，百分含量不变，以及由此衍生其它一些物理量不变，据此结合选项判断．

解答 解：（1）常温常压下SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（l）的平衡常数K=$\frac{1}{c（S{O}_{2}）•c（C{l}_{2}）}$，
平衡常数只受温度影响，将化学平衡常数K增大，应使平衡向正反应移动，该反应正反应是放热反应，故应降低温度，化学反应速率降低，故不能实现K增大的同时化学反应速率v_正增大，故选d，
故答案为：$\frac{1}{c（S{O}_{2}）•c（C{l}_{2}）}$；d；
（2）提高反应中Cl₂的平衡转化率，改变条件使平衡向正反应移动，不能只增大氯气的用量，
a．缩小容器体积，压强增大，平衡向正反应移动，Cl₂的转化率增大，故a正确；
b．使用催化剂，缩短到达平衡的时间，不影响平衡移动，Cl₂的转化率不变，故b错误；
c．增加SO₂浓度，平衡向正反应移动，Cl₂的转化率增大，故c正确；
d．该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应移动，Cl₂的转化率降低，故d错误；
故答案为：ac；
（3）增大氯气的浓度，平衡向正反应移动，反应为可逆反应，氯气不能完全反应，故平衡时³⁷Cl存在³⁷Cl₂和SO₂³⁷Cl₂ 中，
故答案为：c；
（4）a．υ（Cl₂）=υ（SO₂），没有指明正、逆速率，无法判断，故a错误；
b．随反应进行，气体的物质的量减小，压强减小，容器中气体压强不随时间而变化，说明达到平衡，故b正确；
c．平衡时氯气与二氧化硫的浓度与起始浓度有关，起始浓度不同，平衡时二者浓度不同，若二者起始浓度相同，用于二者按1：1反应，故任意时刻二者的浓度都相同，故c（Cl₂）：c（SO₂）=1：1不能说明达到平衡，故c错误；
 d．容器中气体颜色不随时间两变化，说明氯气的浓度不再变化，说明达到平衡，故d正确；
故答案为：bd．

点评 本题考查化学平衡常数、影响反应速率的因素、化学平衡状态的判断、化学平衡影响因素等知识，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，难度中等，（1）注意平衡常数表达式中固体、纯液体不需要写出．