Question

3．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回答下列问题：
（1）一定条件下，充入2.0mol SO₂（g） 和1.0mol O₂（g），20s后达平衡，测得SO₃的体积分数为50%，则用SO₂表示该反应在这20s内的反应速率为0.03 mol/（L•s）．
（2）该反应的平衡常数K=11.25，若降温其值增大，则该反应的△H＜0（填“＞”或“＜”或“=”）．
（3）如图1，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4mol SO₃（g），关闭K，向B容器中充入2mol SO₃（g），两容器内分别充分发生反应．已知起始时容器A和B的体积均为a L．试回答：反应达到平衡时容器B的体积为1.25a L，若打开K，一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为2.75aL（连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响）．
（4）如图2表示该反应的速率（v）随时间（t）的变化的关系：据图分析：你认为t₁时改变的外界条件可能是升高温度；t₆时保持压强不变向体系中充入少量He气，平衡_向左移动．  （填“向左”“向右”或“不”）．

Answer 1

分析 （1）一定条件下，充入2.0mol SO₂（g） 和1.0mol O₂（g），20s后达平衡，测得SO₃的体积分数为50%，则：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2        1       0
变化量（mol）：2x       x       2x
平衡量（mol）：2-2x     1-x     2x
故$\frac{2x}{3-x}$=50%，解得x=0.6，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（SO₂）；
（2）计算平衡常数各物质浓度，根据K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$计算平衡常数；若降温平衡常数增大，则平衡正向移动，正反应为放热反应；
（3）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中通入6molSO₃达到的平衡为等效平衡，平衡时SO₃的转化率不变，平衡时体积为通入2molSO₃平衡时体积的3倍．
（4）t₁时刻正逆速率都增大，平衡逆向移动，正反应为气体体积减小的放热反应，不能是增大压强，应是升高温度；
t₆时保持压强不变向体系中充入少量He气，容器体积增大，反应体系压强减小，平衡向气体体积增大的方向移动．

解答 解：（1）一定条件下，充入2.0mol SO₂（g） 和1.0mol O₂（g），20s后达平衡，测得SO₃的体积分数为50%，则：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2 1 0
变化量（mol）：2x x 2x
平衡量（mol）：2-2x 1-x 2x
故$\frac{2x}{3-x}$=50%，解得x=0.6，容器容积为2L，则v（SO₂）=$\frac{\frac{1.2mol}{2L}}{20s}$=0.03mol/（L．min），
故答案为：0.03；
（2）容器容积为2L，平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{1.2}{2}）^{2}}{（\frac{0.8}{2}）^{2}×\frac{0.4}{2}}$=11.25，若降温平衡常数增大，则平衡正向移动，正反应为放热反应，故△H＜0，
故答案为：11.25；＜；
（3）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中通入6molSO₃达到的平衡为等效平衡，平衡时SO₃的转化率不变，平衡时体积为通入2molSO₃平衡时体积的3倍，则平衡时总体积为1.25aL×3=3.75aL，故B的体积为3.75aL-aL=2.75a L，
故答案为：2.75a；
（4）t₁时刻正逆速率都增大，平衡逆向移动，正反应为气体体积减小的放热反应，不能是增大压强，应是升高温度；
t₆时保持压强不变向体系中充入少量He气，容器体积增大，反应体系压强减小，平衡向逆反应方向移动，即向左移动，
故答案为：升高温度；向左．

点评 本题考查化学平衡计算与衡影响因素、反应速率计算、平衡常数等，（3）中关键是对等效平衡思想的理解应用，难度中等．