Question

如图所示，在一定温度下，在一个容积为4L的密闭容器中，左室加入xmol SO₃，右室加入2molSO₂和1molO₂，中间为可移动隔板K，在少量催化剂存在的条件下分别发生反应：

SO3 xmol

SO2 2mol O21mol

左室：2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g），右室：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H=-197kJ/mol
回答下列问题：
（1）能说明反应达到平衡的是

 

；
A、隔板不再移动                      B、左右两室SO₂和O₂物质的量之比相等
C、左右两边SO₂的物质的量相等          D、左右两边SO₃的体积分数相等
（2）当x=0.5时，平衡后右室SO₂的体积分数为a；x=1时，平衡后右室SO₂的体积分数为b，则a和b的关系是

 

；
A、a＞b        B、a=b        C、a＜b       D、无法确定
（3）若平衡时隔板在中央，则x=

 

，左室吸收的热量为Q₁kJ，右室放出的热量为Q₂kJ，则Q₁、Q₂间满足的关系是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：中间为可移动隔板K，左右室中的两个反应为恒压条件下的反应，由于左室中xmol三氧化硫完全转化成二氧化硫和氧气，满足n（SO₂）：n（O₂）=2：1，则左右两室互为等效平衡，
（1）达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分的浓度不再变化，据此对各选项进行判断；
（2）x值越大，达到平衡时气体的总物质的量越大，再根据增大压强后2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的移动方向判断a、b的大小；
（3）由于左右两室互为等效平衡，若平衡时隔板在中央，则达到平衡时两室的总物质的量相等，左右两室为完全等效平衡，加入的三氧化硫的物质的量与2mol二氧化硫、1mol氧气完全等效；由于左右两室完全等效，且为从两个相反方向进行的可逆反应，则一定满足：Q₁+Q₂=197．

解答： 解：由于隔板能够移动，左右两室是在恒温恒压条件下的反应，由于xmol三氧化硫完全转化成二氧化硫和氧气，满足n（SO₂）：n（O₂）=2：1，则两个平衡互为等效平衡，
（1）A、隔板不再移动，说明左右两室都达到了平衡状态，各组分的百分含量不再变化，故A正确；                      
B、左右两室SO₂和O₂物质的量之比相等，反应过程中二氧化硫和氧气的物质的量之比始终为2：1，无法根据左右两室SO₂和O₂物质的量之比相等判断平衡状态，故B错误；
C、左右两边SO₂的物质的量相等，无法证明各物质的物质的量不再变化，无法判断是否达到平衡状态，故C错误；        
D、左右两边SO₃的体积分数相等，其它各组分的百分含量也相等，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故D正确；
故答案为：AD；
（2）x增大，达到平衡时左右两室的压强都增大，增大压强后，反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）向着正向移动，导致二氧化硫的物质的量减小，体积分数减小，所以当x=0.5时右室SO₂的体积分数为a大于x=1时，平衡后右室SO₂的体积分数的b，
故答案为：A；
（3）若平衡时隔板在中间，则平衡时，左右两室等压，即平衡状态下两侧的体系完全一样，即为完全等效平衡，初始加入的物质的量应该满足n（SO₂）=2mol、n（O₂）=1mol，按照反应计量数，则相当于2mol三氧化硫，则x=2；
起始时，左侧的三氧化硫为2mol，左室内的反应是从产物开始转化成终止状态，右室内的反应是从反应物开始转化成终止状态，则两者反应过程中一定满足：Q₁+Q₂=197，
故答案为：2；Q₁+Q₂=197．

点评：本题考查了化学平衡状态的判断、等效平衡知识的应用等知识，题目难度中等，注意掌握常见等效平衡的判断方法，明确化学平衡状态的特征及判断方法，试题培养了学生的分析、理解能力．