Question

4．接触法制硫酸工艺中，其主反应在450℃并有催化剂存在下进行：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）．将0.050mol的SO₂（g）和0.030mol的O₂（g）注入体积为2.0L的密闭反应器，并置于某温度为450℃下的恒温环境中，达到化学平衡后，测的反应器中有0.04mol SO₃（g），求
（1））用“始转末”三段式该温度下反应的平衡常数及平衡时SO₂的平衡转化率．
（2）该反应到达平衡的标志bd（填字母）
a．V（O₂）_正=2V（SO₃）_逆
b．容器中O₂的质量不随时间而变化
c．容器中气体的密度不随时间而变化 
d．容器中气体的分子总数不随时间而变化．

Answer 1

分析 （1）达到化学平衡后，测的反应器中有0.04mol SO₃（g），则
                    2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
始（mol•L^-1）   0.025     0.015        0
转（mol•L^-1）   0.02      0.01         0.02
平衡（mol•L^-1）   0.005      0.005       0.02
结合K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比、转化率=$\frac{转化的量}{开始的量}$×100%计算；
（2）结合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定平衡状态．

解答 解：（1）达到化学平衡后，测的反应器中有0.04mol SO₃（g），则
                    2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
始（mol•L^-1）   0.025     0.015           0
转（mol•L^-1）   0.02      0.01              0.02
平衡（mol•L^-1） 0.005      0.005        0.02
K=$\frac{（0.02）^{2}}{（0.005）^{2}×0.005}$=3200 L/mol，
SO₂的平衡转化率为$\frac{0.02}{0.025}$×100%=80%，
答：反应的平衡常数为3200 L/mol，平衡时SO₂的平衡转化率为80%；
（2）a．V（O₂）_正=2V（SO₃）_逆，则$\frac{V（{O}_{2}）正}{V（S{O}_{3}）逆}$=$\frac{2}{1}$，不等于化学计量数之比，则不是平衡状态，故a不选；
b．容器中O₂的质量不随时间而变化，符合平衡特征“定”，为平衡状态，故b选；
c．气体的质量、体积均不变，容器中气体的密度始终不随时间而变化，不能判定平衡状态，故c不选； 
d．该反应为气体物质的量前后不等的反应，容器中气体的分子总数不随时间而变化，符合平衡特征“定”，为平衡状态，故d选；
故答案为：bd．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握化学平衡三段法、K及转化率的计算、平衡判定为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意利用平衡浓度计算K，题目难度不大．