Question

500℃时，将SO₂和O₂置于一容积固定为2L的密闭容器中发生反应，反应过程中SO₂、O₂和SO₃物质的量变化如图所示，测得此温度下0～10min内共放出热量为a kJ．
（1）写出该反应的热化学方程式

 

．
（2）反应在10min至15min时间段，SO₃的反应速率为

 

．
（3）根据曲线变化趋势看出，反应进行至25min时，采取的措施为

 

，达到新平衡后与原平衡相比SO₂的体积分数

 

（填“变小”“变大”“不变”）．
（4）不考虑25min后的变化情况，下列说法正确的是

 

（填序号）．
a．其他条件不变，反应在绝热容器中进行达到平衡时SO₂的转化率更大
b．其他条件不变，若在容积可变的密闭容器中进行反应，SO₃的产量和平衡常数均增大
c．其他条件不变，向该密闭容器充入1mol 氦气，压强增大，平衡正向移动
d．其他条件不变，若将起始反应物的量加倍，达新平衡时O₂的浓度小于0.15mol/L
（5）若保持其他条件不变，起始时充入a mol SO₂、b mol O₂、c mol SO₃，欲使平衡混合物中各组成与20～25min段相同，则a、b应满足的关系为

 

，b的取值范围是

 

，且欲使开始时该反应向逆反应方向进行，c的取值范围是

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）由图可知，在0～10min内参加反应的SO₂为0.6mol-0.5mol=0.1mol，此时放出的热为a kJ，由此可计算出△H的值，进而写出热化学方程式；
（2）根据v=

△n V

△t

计算；
（3）根据曲线变化趋势看出，反应进行至25min时，氧气的物质的量瞬间增大，而另外两种物质没有变化，所以此时改变的条件为增加氧气的量，平衡正向移动，SO₂的体积分数减小，据此答题；
（4）a．其他条件不变，反应在绝热容器中进行，反应体系的温度升高，平衡逆向移动，所以达到平衡时SO₂的转化率更大减小；
b．其他条件不变，若在容积可变的密闭容器中进行反应，平衡常数只与温度有关，所以不变化；
c．其他条件不变，向该密闭容器充入1mol 氦气，由于体积没有变化，各物质浓度也不变，所以平衡不移动；
d．其他条件不变，若将起始反应物的量加倍，体系压强增大，平衡正向移动，达新平衡时O₂的浓度小于0.15mol/L；
（5）由图可知二氧化硫、氧气的起始物质的量分别为0.6mol、0.4mol，由于恒温恒容下的等效平衡，应满足二者起始浓度之比为2：1，且将三氧化硫完全转化为二氧化硫和氧气时，总的二氧化硫的物质的量、氧气的物质的量与起始的二氧化硫、氧气起始物质的量对应相等；要使反应逆向进行，生成物的物质的量比平衡时的物质的量要多一些，据此判断；

解答： 解：（1）由图可知，在0～10min内参加反应的SO₂为0.6mol-0.5mol=0.1mol，此时放出的热为a kJ，1molSO₂参加反应可以放出10aKJ的热量，所以热化学方程式为：2SO₂（g）+O₂（g）

500℃

2SO₃（g）△H=-20a kJ/mol，故答案为：2SO₂（g）+O₂（g）

500℃

2SO₃（g）△H=-20a kJ/mol；
（2）10min至15min时间段，SO₃的变化的物质的量为0.35mol-0.1mol=0.25mol，根据v=

△n V

△t

可知SO₃的反应速率为

0.25mol 2L

5min

=0.025 mol/（L?min），故答案为：0.025 mol/（L?min）；
（3）根据曲线变化趋势看出，反应进行至25min时，氧气的物质的量瞬间增大，而另外两种物质没有变化，所以此时改变的条件为增加氧气的量，平衡正向移动，SO₂的体积分数减小，故答案为：补充氧气； 变小；
（4）a．其他条件不变，反应在绝热容器中进行，反应体系的温度升高，平衡逆向移动，所以达到平衡时SO₂的转化率更大减小，故a错误；
b．其他条件不变，若在容积可变的密闭容器中进行反应，平衡常数只与温度有关，所以不变化，故b错误；
c．其他条件不变，向该密闭容器充入1mol 氦气，由于体积没有变化，各物质浓度也不变，所以平衡不移动，故c错误；
d．其他条件不变，若将起始反应物的量加倍，体系压强增大，平衡正向移动，达新平衡时O₂的浓度小于0.15mol/L，故d正确；
故选d；
（5）由图可知二氧化硫、氧气的起始物质的量分别为0.6mol、0.4mol，由于恒温恒容下的等效平衡，应满足二者起始浓度之比为2：1，且将三氧化硫完全转化为二氧化硫和氧气时，总的二氧化硫的物质的量、氧气的物质的量与起始的二氧化硫、氧气起始物质的量对应相等，即有a+c=0.6，b+

1

2

c=0.4，所以有2b-a=0.2，因为a、c均大于0，所以0.1≤b≤0.4，要使反应逆向进行，生成物的物质的量比平衡时的物质的量要多一些，在20～25min段时，三氧化硫的物质的量为0.5mol，所以有0.5＜c≤0.6，故答案为：2b-a=0.2； 0.1≤b≤0.4；  0.5＜c≤0.6；

点评：本题主要考查了可逆反应中反应热的计算、化学反应速率的计算、等效平衡原理的应用，有一定的综合性，难度中等．