Question

工业上制取三氧化硫反应的热化学方程式为：2SO₂（g）十O₂（g）?2SO₃（g）△H=-198kJ?mol^-1
（1）能够说明在恒温恒容条件下，上述反应已经达到化学平衡状态的是    （填序号）．
A．每生成1mol SO₃的同时生成0.5mol O₂
B．容器中混合气体的密度不变
C．SO₂、O₂、SO₃的物质的量之比为2：1：2
D．容器中气体总压强不变
（2）400℃，1.01×10⁵Pa下，上述反应中n（SO₃）和n（O₂）随时间变化的关系如图所示．下列叙述正确的是    （填序号）．
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到平衡状态
C．点d和点e处的n（O₂）相同
D．500℃，1.01×10⁵Pa下，反应达到平衡时，n（SO₃）比图中e点的值大
（3）已知该反应的K（400℃）=7200mol^-1?L．在400℃时，容积为1.0L的密闭容器中充入0.05mol SO₂（g）和0.03mol O₂（g），反应一段时间后，有0.04mol SO₃生成．此时，该反应    （填“是”、“否”或“无法判断”）达到化学平衡状态，理由是    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据化学平衡状态的特征分析，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、质量、体积分数以及百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，做题时要注意方程式前后气体的化学计量数的关系；
（2）A、浓度越大反应速率越快；
B．a、b、c三点未到达平衡状态，反应向正反应进行；
C．d、e两点处于平衡状态，C（O₂）相等；
D．该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，平衡时三氧化硫的物质的量减小；
（3）根据浓度熵和平衡常数的关系来判断反应的方向；
解答：解：（1）A、每生成1mol SO₃的同时生成0.5mol O₂，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故A正确；
B、容器是恒容的，无论反应是否达到平衡状态，混合物的质量始终不变，容器的体积不变，导致密度始终不变，所以不是达到平衡状态的标志，故B错误；
C、SO₂、O₂与SO₃的物质的量之比为2：1：2，这与反应的初始物质的量以及反应的转化程度有关，不能确定是否达到平衡，故C错误；
D、该反应是一个反应前后气体体积改变的化学反应，当反应达到平衡状态时，各物质的量不变，导致容器中压强不随时间的变化而改变，故D正确；
故选：AD；
（2）A．反应物浓度越大，反应速率越快，故a点时刻的正反应速率比b点时刻的大，故A正确；
B．a、b、c三点未到达平衡状态，反应向正反应进行，故B错误；
C．d、e两点处于平衡状态，温度相同，C（O₂）相等，n（O₂）相同，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，平衡时三氧化硫的物质的量减小，故D错误；
故答案为：AC；
（3）2SO₂（g）十O₂（g）?2SO₃
起始（mol/L）        0.05    0.03        0 
反应（mol/L）        0.04    0.02        0.04
一段时间后（mol/L）   0.01    0.01       0.04
400℃时，浓度熵Q==1600＞K（400℃）=7200，反应没有达到平衡，故答案：否，400℃时，浓度熵Q=1600，而K（400℃）=7200，Q＜K，反应没有达到平衡状态；
点评：本题考查化学平衡常数及化学平衡状态的判断、化学平衡图象，难度中等．