Question

6．t℃时，将2molSO₂和1molO₂通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），△H=-196.6kJ/mol.2min时反应达到化学平衡，此时测得反应物O₂还乘余0.8mol，请填写下列空白：
（1）从反应开始到达化学平衡，生成SO₃的平均反应速率为0.1mol•L^-1•min^-1；平衡时SO₂转化率为20%．
（2）下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是（填标号，下同）ABE．
A．溶器内压强不再发生变化    
B．SO₂的体积分数不再发生变化
C．容器内气体原子总数不再发生变化   
D．相同时间内消耗2nmolSO₂的同时消耗nmolO₂
E．相同时间内消耗2nmolSO₂的同时生成nmolO₂
（3）反应达到化学平衡后，以下操作将引起平衡向正反方向移动并能提高SO₂转化率的是AD．
A．向容器中通入少量O₂     B．向容器中通入少量SO₂C．使用催化剂            D．降低温度
E．向容器中通入少量氦气（已知：氦气和SO₂、O₂、SO₃都不发生反应）
（4）t₂℃时，若将物质的量之比n（SO₂）：n（O₂）=1：1的混合气体通入一个恒温恒压的密闭容器中，反应达到平衡时，混合气体体积减少了20%，SO₂的转化率为80%．

Answer 1

分析 （1）根据平均反应速率v=$\frac{△c}{△t}$计算出反应速率；根据平衡时SO₂转化率=$\frac{转化量}{起始量}$×100%计算；
（2）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变，据此判断平衡状态；
（3）根据化学平衡的影响因素来回答；
（4）依据反应前后气体体积减少为反应氧气的量分析计算．

解答 解：（1）还剩余0.8 mo1氧气可知：反应消耗0.4mol SO₂和0.2mol O₂，生成0.4mol SO₃，
三氧化硫的反应速率为v（SO₃）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{2min}$=0.1mol•L^-1•min^-1，
SO₂转化率=$\frac{转化量}{起始量}$×100%=$\frac{0.4mol}{2mol}$×100%=20%，
故答案为：0.1mol•L^-1•min^-1；20%；
（2）A．容器内压强不再发生变化，该反应两边气体体积不相等，反应过程中压强是变量，压强不变，该反应达到了平衡状态，故A正确；
B．SO₂的体积分数不再发生变化，表明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故B正确；
C．容器内气体原子总数不再发生变化，根据原子守恒，原子总数始终不变，所以原子总数不能作为判断平衡状态的依据，故C错误；
D．相同时间内消耗2nmolSO₂的同时消耗nmolO₂，都是指的是正反应方向，因此不能作为判断平衡状态的依据，故D错误；
E．相同时间内消耗2nmolSO₂的同时生成nmolO₂，相同时间内消耗2n mol SO₂等效于消耗n mol O₂，同时生成n mol O₂，正反应速率等于逆反应速率，故E正确；
故答案：ABE；
（3）A．向容器中通入少量O₂，即增大氧气的浓度，能使平衡正向移动并能提高SO₂转化率，故A正确；
B．向容器中通入少量SO₂，即增大二氧化硫的浓度，能使平衡正向移动但是能降低了SO₂转化率，故B错误；
C．使用催化剂，不会影响化学平衡的移动，也不会改变二氧化硫的转化率，故C错误；
D．降低温度，化学平衡正向移动，并能提高SO₂转化率，故D正确；
E．向容器中通入少量氦气，当恒容时，各组分的浓度不变，则平衡不移动，故E错误．
故选：AD；
（4）t℃时，若将物质的量之比n（SO₂）：n（O₂）=1：1的混合气体通入一个恒温恒压的密闭容器中，设二氧化硫和氧气物质的量为1mol，反应达到化学平衡时，混合气体体积减少了20%，则反应的氧气体积为2×20%=40%，则反应的二氧化硫为80%，即转化率为80%，
故答案为：80%．

点评 本题考查学生化学平衡的判断和化学平衡的移动以及热化学知识，题目难度较大，要求学生掌握判断平衡状态的方法，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识解决实际问题的能力．