Question

2．相同温度下，容积均恒为2L的甲、乙、丙3个密闭容器中发生反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-197kJ•mol^-l．实验测得起始、平衡时的有关数据如下表：下列叙述正确的是（　　）

容器	起始各物质的物质的量/mol				达到平衡时体系能量的变化
	SO2	O2	SO3	Ar
甲	2	1	0	0	放出热量：Q1
乙	1.8	0.9	0.2	0	放出热量：Q2=78.8kJ
丙	1.8	0.9	0.2	0.1	放出热量：Q3

• A． Q₁＞Q₃＞Q₂=78.8kJ
• B． 三个容器中反应的平衡常数均为K=2
• C． 甲中反应达到平衡时，若升高温度，则SO₂的转化率将大于50%
• D． 若乙容器中的反应经tmin达到平衡，则0～tmin内，v（O₂）=$\frac{1}{5t}$ mol/（L•min）

Answer 1

分析 乙、丙转化到左边，SO₂、O₂的物质的量分别为2mol、1mol，与甲中SO₂、O₂的物质的量对应相等，恒温恒容条件下，丙中Ar不影响平衡移动，故三者为完全等效平衡，平衡时SO₂、O₂、SO₃的物质的量对应相等．
A．根据参加反应二氧化硫的物质的量判断方程热量多少；
B．平衡常数只受温度影响，对于同一反应，温度相同，平衡常数相同，根据乙中反应热计算参加反应二氧化硫的物质的量，进而计算其浓度变化量，利用三段式计算平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式计算；
C．根据B中计算可知甲中平衡时二氧化硫的物质的量，进而计算甲中二氧化硫的转化率，正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动；
D．由B中计算可知氧气浓度变化量，再结合v=$\frac{△c}{△t}$计算v（O₂）．

解答 解：乙、丙转化到左边，SO₂、O₂的物质的量分别为2mol、1mol，与甲中SO₂、O₂的物质的量对应相等，恒温恒容条件下，丙中Ar不影响平衡移动，故三者为完全等效平衡，平衡时SO₂、O₂、SO₃的物质的量对应相等．
A．由于平衡时二氧化硫物质的量相等，故参加反应二氧化硫的物质的量：甲＞乙=丙，故放出热量：Q₁＞Q₃=Q₂=78.8kJ，故A错误；
B．甲、乙、丙三容器温度相同，平衡常数相同，乙中平衡时放出热量为78.8kJ，由2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-197kJ•mol^-1可知，参加反应的二氧化硫为2mol×$\frac{78.8kJ}{197kJ}$=0.8mol，则二氧化硫浓度变化量为$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4mol/L，SO₂、O₂、SO₃的起始浓度分别为$\frac{1.8mol}{2L}$=0.9mol/L、$\frac{0.9mol}{2L}$=0.45mol/L、$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L，则：
            2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始（mol/L）：0.9      0.45    0.1
转化（mol/L）：0.4      0.2     0.4
平衡（mol/L）：0.5      0.25    0.5
故平衡常数K=$\frac{0．{5}^{2}}{0．{5}^{2}×0.25}$=4，故B错误；
C．乙中平衡时二氧化硫物质的量为1.8mol-0.8mol=1mol，甲中参加反应二氧化硫为2mol-1mol=1mol，甲中二氧化硫的转化率$\frac{1mol}{2mol}$×100%=50%，正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，SO₂的转化率将小于50%，故C错误；
D．乙容器中的反应经tmin达到平衡，则0～tmin内，v（O₂）=$\frac{0.2mol/L}{tmin}$=$\frac{1}{5t}$ mol/（L•min），故D正确，
故选D．

点评 本题考查等效平衡、化学平衡计算、化学平衡常数计算、化学反应速率计算、化学平衡影响因素等，关键是理解等效平衡规律，注意丙中稀有气体在恒温恒容条件下不影响平衡移动，难度中等．