Question

【题目】已知体积为2L的恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)，请根据化学反应的有关原理同答下列问题：

（1）一定条件下，充入2molSO2（g）和2molO2（g），20 s后，测得SO2的体积百分含量为12．5%，则用SO2表示该反应在这20s内的反应速率为____。

（2）下面的叙述可作为判断（1）中可逆反应达到平衡状态依据的是（填序号）____。

①v正（SO2）=2v逆（O2）②混合气体的密度不变③混合气体的平均相对分子质量不变④各气体的浓度都不再发生变化

（3）下图表示该反应的速率（v）随时间（t）的变化的关系。则下列不同时间段中，SO3的百分含量最高的是（_________）

A、t2→t3) B、t0→t1 C、t5→t6 D、t3→t4

据图你认为t3时改变的外界条件可能是_____；t6时保持体积不变向体系中充人少量SO3，再次平衡后SO2的体积百分含量比t6时____（填“大”“小”或“等于”）。

（4）下图中P是可自由平行滑动的活塞。在相同温度时，向A容器中充入4 molSO3（g），关闭K，向B容器中充入2 molSO3（g），两容器分别发生反应。已知起始时容器A和B的体积均为aL。试回答：

①反应达到平衡时容器B的体积为1．2aL，容器B中SO3转化率为____。

②若打开K，一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为_____L（连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响）。

Answer 1

【答案】0.04mol/(Ls) ③④ B 加入催化剂 小 40% 2.6a

【解析】

(1)设二氧化硫的转化率为x，则

2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)

开始：2mol 2mol 0

开始：2xmol xmol 2xmol

平衡：(2-2x)mol (2-x)mol 2xmol

20s后，测得SO2的体积百分含量为12.5%，相同条件下，气体的体积分数等于物质的量分数，即：，解得x = 0.8，

反应消耗的二氧化硫的物质的量为：2xmol = 2×0.8mol = 1.6mol，再求二氧化硫表示该反应在这20s内的反应速率。

(2)①v正(SO2)=2v逆(O2)，一个正向，一个逆向，且速率等于计量系数，因此为平衡状态，故①正确；②混合气体的密度也是时刻不变的，因为反应前后都是气体，质量守恒，而且体积是固定的，故②错误；③该反应前后质量一定，但是正向是气体物质的量减小的方向，正向移动时相对分子质量增大，当不变就达到平衡，故③正确；④各气体的浓度不再变化时，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故④正确。

⑶A选项，t2→t3，在t1时正逆反应速率都增大，且逆反应速率大于正反应速率，平衡向着逆向移动，说明是升高了温度，三氧化硫的含量减小，小于t0→t1；B选项，t0→t1时反应达到了初始平衡状态；C选项，t5→t6，正逆反应速率都减小，正反应速率减小的更多，平衡向着逆向移动，说明是减小了压强，三氧化硫的含量减小，小于t3→t4；D选项，t3→t4，正逆反应速率都增大且相等，说明使用了催化剂，化学平衡不移动，三氧化硫的含量不变，与t2→t3相等；因此三氧化硫的含量最高的为t0→t1；故B正确。

t3时正逆反应速率都增大，且相等，说明使用了催化剂；t6时保持体积不变向体系中充入少量SO3，相当于增大了压强，达到平衡时二氧化硫转化率增大，二氧化硫的百分含量减小，所以再次平衡后SO2的体积百分含量比t6时减小。

⑷①反应达到平衡时容器B的体积为1.2aL，B为恒压条件下，容器的容积与气体的物质的量成正比，说明达到平衡时气体的物质的量为反应前的1.2倍，即平衡时混合气体的物质的量为2.4mol，气体物质的量增加了0.4mol，设反应消耗了三氧化硫nmol，则

2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) Δn

2mol 2mol 1mol 1mol

nmol 0.4mol

2mol:nmol = 1mol:0.4mol

解得n = 0.8mol，三氧化硫的转化率为：。

②若打开K，一段时间后重新达到平衡，在恒温恒压条件下，与向B中进入6mol三氧化硫达到的平衡为等效平衡，所以达到平衡时整个容器的容积为：6mol：2mol=V：1.2a，V=3.6a，所以容器B的体积为：3.6a-a = 2.6a。

(1)设二氧化硫的转化率为x，则

2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)

开始：2mol 2mol 0

开始：2xmol xmol 2xmol

平衡：(2-2x)mol (2-x)mol 2xmol

20s后，测得SO2的体积百分含量为12.5%，相同条件下，气体的体积分数等于物质的量分数，即：，解得x = 0.8，

反应消耗的二氧化硫的物质的量为：2xmol = 2×0.8mol = 1.6mol，二氧化硫表示该反应在这20s内的反应速率为：，故答案为：0.04molL-1s-1。

(2)①v正(SO2)=2v逆(O2)，一个正向，一个逆向，且速率等于计量系数，因此为平衡状态，故①正确；②混合气体的密度也是时刻不变的，因为反应前后都是气体，质量守恒，而且体积是固定的，故②错误；③该反应前后质量一定，但是正向是气体物质的量减小的方向，正向移动时相对分子质量增大，当不变就达到平衡，故③正确；④各气体的浓度不再变化时，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故④正确；因此③④正确。

⑶A选项，t2→t3，在t1时正逆反应速率都增大，且逆反应速率大于正反应速率，平衡向着逆向移动，说明是升高了温度，三氧化硫的含量减小，小于t0→t1；B选项，t0→t1时反应达到了初始平衡状态；C选项，t5→t6，正逆反应速率都减小，正反应速率减小的更多，平衡向着逆向移动，说明是减小了压强，三氧化硫的含量减小，小于t3→t4；D选项，t3→t4，正逆反应速率都增大且相等，说明使用了催化剂，化学平衡不移动，三氧化硫的含量不变，与t2→t3相等；因此三氧化硫的含量最高的为t0→t1；故B正确。

t3时正逆反应速率都增大，且相等，说明使用了催化剂；t6时保持体积不变向体系中充入少量SO3，相当于增大了压强，达到平衡时二氧化硫转化率增大，二氧化硫的百分含量减小，所以再次平衡后SO2的体积百分含量比t6时减小；故答案为：B；加入催化剂；小；

⑷①反应达到平衡时容器B的体积为1.2aL，B为恒压条件下，容器的容积与气体的物质的量成正比，说明达到平衡时气体的物质的量为反应前的1.2倍，即平衡时混合气体的物质的量为2.4mol，气体物质的量增加了0.4mol，设反应消耗了三氧化硫nmol，则

2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) Δn

2mol 2mol 1mol 1mol

nmol 0.4mol

2mol:nmol = 1mol:0.4mol

解得n = 0.8mol，三氧化硫的转化率为：，故答案为：40%。

②若打开K，一段时间后重新达到平衡，在恒温恒压条件下，与向B中进入6mol三氧化硫达到的平衡为等效平衡，所以达到平衡时整个容器的容积为：6mol：2mol=V：1.2a，V=3.6a，所以容器B的体积为：3.6a-a = 2.6a，故答案为：2.6a。