Question

6．600℃时，在容积4L的密闭氧化炉中，将3.0mol二氧化硫和1.5mol氧气混合，发生如下反应：2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g）△H＜0．
（1）反应过程中SO₂、O₂、SO₃物质的量有如图1所示的变化．其中10min到15min时，肯定与图象不相符的变化是ABC．
A．加了催化剂
B．增加SO₃的物质的量
C．升高温度
D．缩小容器体积
（2）当t₁=15min时反应达平衡，这段时间内此反应的平均速率v（SO₃）=0.01mol/（L．min），SO₂的转化率为20%，O₂的平衡浓度C（O₂ ）=0.3 mol/L，该反应的化学平衡常数K=0.21（保留两位有效数字）．
（3）改变反应条件时，该反应的时间速率图象如图2．

 ①请判断当t₂、t₄、t₆各时刻采取的措施（假设其他条件不变）．
t₂：增大生成物（SO₃）浓度；t₄：减压；t₆：加催化剂．
 ②SO₃的百分含量最高的一段时间是A
A．t₁～t₂           B．t₃～t₄ C．t₅～t₆ D．t₆～t₇
（4）600℃时，若在上述氧化炉中充入2mol二氧化硫、2mol氧气和1mol三氧化硫发生反应，此时的化学反应速率是V_（正）大于V_（逆） （填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）10min到15min时，SO₂、O₂的物质的量减小，且减少的量为2：1，SO₃物质的量增大，则改变条件使平衡正向移动，以此来解答；
（2）当t₁=15min时反应达平衡，这段时间内此反应的平均速率v（SO₃）=$\frac{△c}{△t}$，SO₂的转化率为$\frac{二氧化硫的变化量}{二氧化硫的起始量}×100%$，O₂的平衡浓度C（O₂ ）=$\frac{氧气的物质的量}{容器的体积}$，该反应的化学平衡常数K=$\frac{生成物的浓度幂之积}{反应物浓度幂之积}$；
（3）①t₂时正反应速率瞬间不变，逆反应速率增大，然后逆反应速率逐渐减小，正反应速率逐渐增大，直至重新达到平衡，说明t₂时加入了加入SO₃；
t₄时正逆反应速率瞬间同时减小，且逆反应速率减小的幅度小于正反应速率，即v（正）＜v（逆），平衡向着逆向移动，然后根据压强、温度对该反应的影响判断此时改变的条件；t₆时刻正逆反应速率同时增大，且相等，改变的条件不影响化学平衡，则说明使用了催化剂；
②平衡正向移动SO₃的百分含量增加；
（4）根据浓度商和平衡常数的大小比较判断化学反应速率．

解答 解：（1）10min到15min时，SO₂、O₂的物质的量减小，且减少的量为2：1，SO₃物质的量增大，则改变条件使平衡正向移动，
A．催化剂对平衡移动无影响，故A不选；
B．增加SO₃的物质的量平衡逆向移动，SO₂、O₂的物质的量增大，故B不选；
C．△H＜0为放热反应，升高温度平衡逆向移动，故C不选；
D.2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g）为气体体积减小的反应，则缩小容器体积，压强增大平衡正向移动，与图一致，故D选；
故选ABC；
（2）v（SO₃）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.6}{4}}{15}$=0.01mol/（L．min），SO₂的转化率为$\frac{二氧化硫的变化量}{二氧化硫的起始量}×100%$=$\frac{0.6}{3}$=20%，O₂的平衡浓度C（O₂ ）=$\frac{1.2}{4}$=0.3 mol/L，平衡常数K=$\frac{（\frac{0.6}{4}）^{2}}{\frac{1.2}{4}×（\frac{2.4}{4}）^{2}}$=0.21，故答案为：0.01mol/（L．min）；20%；0.3 mol/L；0.21；
（3）①t₂时改变反应条件的瞬间，正反应速率不变，逆反应速率增大，v（正）＜v（逆），平衡向着逆向移动，之后逆反应速率逐渐减小，正反应速率逐渐增大，直至重新达到平衡，说明t₂时加入了加入生成物SO₃，增大看生成物浓度；
t₄时改变条件的瞬间，正逆反应速率瞬间都减小，且正反应速率减小的幅度大于正反应速率，导致v（正）＜v（逆），平衡向着逆向移动，若是减小压强，平衡会向着逆向移动，v（逆）＞v（正）满足图象的变化；若减小温度，该反应为 放热反应，平衡向着正向移动，v（正）＞v（逆），与图象变化不相符，所以t₃时刻是减小了压强；
t₆时刻，改变条件下后，正逆反应速率都增大，且v（正）=v（逆），说明改变的反应条件不影响化学平衡，所以改变的条件为：加入催化剂；故答案为：增大生成物（SO₃）浓度、减压、加催化剂；    
②平衡正向移动SO₃的百分含量增加，只有t₁～t₂ 平衡正向移动，所以此时A的百分含量最高，故选：A；
（4）Qc=$\frac{（\frac{1+0.6}{4}）^{2}}{\frac{2+1.2}{4}×（\frac{2+2.4}{4}）^{2}}$=0.165＜K，所以平衡正向移动，所以化学反应速率是V_（正） 大于V_（逆），故答案为：大于．

点评 本题考查平衡常数、平衡移动、平衡影响因素、反应方向的判断、化学平衡图象等，难度中等．