Question

硫酸是重要的化工原料，二氧化硫生成三氧化硫是硫酸工业的重要反应之一．
（1）将0.100mol SO₂（g）和0.060mol O₂（g）放入容积为2L的密闭容器中，反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）在一定条件下5分钟末达平衡状态，测得c（SO₃）=0.040mol/L．
①从平衡角度分析采用过量O₂的目的是

 

；
②列式并计算该条件下反应的平衡常数K=

 

．
③已知：K（300℃）＞K（350℃），若反应温度升高，SO₂的转化率

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
④能判断该反应达到平衡状态的标志是

 

．（填字母）
A．SO₂和SO₃浓度相等        
B．容器中混合气体的平均分子量保持不变
C．容器中气体的压强不变      
D．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等．
（2）某温度下，SO₂的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如图1所示．平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）

 

K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．

（3）如图2所示，保持温度不变，在一定反应条件下，将2molSO₂和1molO₂加入甲容器中，将4molSO₂和2molO₂加入乙容器中，隔板K不能移动．此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍．
①若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新平衡时，SO₃的体积分数甲

 

乙．（填：“大于”、“小于”、或“等于”）
②若在甲容器中通入一定量的He气，使容器内的压强增大，则c（SO₃）/c（SO₂）将

 

填：“增大”、“减小”、“不变”、“无法确定”）
（4）将一定量的SO₂（g）和O₂（g）放入某固定体积的密闭容器中，在一定条件下，c（SO₃）的变化如图3所示．若在第5分钟将容器的体积缩小一半后，在第8分钟达到新的平衡（此时SO₃的浓度约为0.25mol/L）．请在图3中画出此变化过程中SO₃浓度的变化曲线．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）①增大反应物氧气会提高二氧化硫的转化率；
②依据平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到；
③K（300℃）＞K（350℃），说明温度越高平衡常数越小，依据平衡移动原理分析，升温平衡向吸热反应方向进行；
④平衡标志是正逆反应速率相同，各成分含量保持不变；
（2）平衡常数随温度变化，温度不变，平衡常数不变；
（3）①甲为恒温恒容容器，若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，为恒温恒容容器，乙中加入4mol三氧化硫相当于加入2mol三氧化硫，再加入2mol三氧化硫，增大压强，平衡正向进行，SO₃的体积分数增大；
②甲为恒温恒容容器，加入氦气总压增大，分压不变，平衡不变，则c（SO₃）/c（SO₂）不变；
（4）在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，压强增大平衡正向进行，若在第8分钟末达到新的平衡（此时SO₃的浓度约为0.25mol/L），依据三氧化硫浓度变化，和平衡浓度画出变化图象．

解答： 解：（1）①从平衡角度分析采用过量O₂的目的是，利用廉价原料提高物质转化率，加入氧气提高二氧化硫的转化率，故答案为：提高二氧化硫的转化率；
②将0.100mol SO₂（g）和0.060mol O₂（g）放入容积为2L的密闭容器中，反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）在一定条件下达到平衡，测得c（SO₃）=0.040mol/L，2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃
起始量（mol/L） 0.05     0.03      0
变化量（mol/L）0.04     0.02      0.04
平衡量（mol/L）0.01      0.01      0.04
平衡常数K=

0.042

0.01 2×0.01

=1600，
故答案为：1600；
③K（300℃）＞K（350℃），说明温度越高平衡常数越小，反应逆向进行，即升温平衡逆向进行，二氧化硫转化率减小，故答案为：减小；
④2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反应是气体体积变小的放热反应
A．二氧化硫和三氧化硫起始量和变化量有关，SO₂和SO₃ 浓度相等，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；  
B．因为反应前后总质量不变，总物质的量在变，所以容器中混合气体的平均分子量保持不变，说明反应达到平衡状态，故B正确；
C．反应前后压强不同，容器中气体的压强不变，说明反应达到平衡状态，故C正确；    
D．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等，说明平衡正向进行，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
故答案为：BC；
（2）平衡常数只与温度有关，与压强无关，在温度不变的条件下，无论压强怎样变化，平衡常数都不变，故答案为：=；
（3）将2mol SO₂和1mol O₂加入甲容器中，将4mol SO₃加入乙容器中，隔板K不能移动．此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍，分析可知甲、乙中最后达到相同的平衡状态；
①若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，增大压强，平衡正向进行，SO₃的体积分数增大，SO₃的体积分数甲小于乙，故答案为：小于；
②甲为恒温恒容容器，加入氦气总压增大，分压不变，平衡不变，则c（SO₃）/c（SO₂）不变，故答案为：不变；
（4）在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，压强增大平衡正向进行，若在第8分钟末达到新的平衡（此时SO₃的浓度约为0.25mol/L），依据三氧化硫浓度变化和平衡浓度画出变化图象为，故答案为：．

点评：本题考查了化学平衡常数、平衡转化率、影响化学平衡的外界条件综合应用及知识迁移能力等考点，题目难度中等，注意平衡常数在计算中的应用，等效平衡的分析判断．