Question

8．硫酸是重要的化工原料，二氧化硫生成三氧化硫是硫酸工业的重要反应之一．将0.100mol SO₂（g）和0.060mol O₂（g）放入容积为2L的密闭容器中，反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）在一定条件下5分钟末达平衡状态，测得c（SO₃）=0.040mol/L．
①5分钟时O₂的反应速率是0.004mol（L•min）^-1；
②列式并计算该条件下反应的平衡常数K=1600．
③已知：K（300℃）＞K（350℃），若反应温度升高，SO₂的转化率减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
④能判断该反应达到平衡状态的标志是BC．（填字母）
A．SO₂和SO₃浓度相等         
B．容器中混合气体的平均分子量保持不变
C．容器中气体的压强不变   
D．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等
（2）某温度下，SO₂的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如图1所示．平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）=K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．

（3）将一定量的SO₂（g）和O₂（g）放入某固定体积的密闭容器中，在一定条件下，c（SO₃）的变化如图2所示．若在第5分钟将容器的体积缩小一半后，在第8分钟达到新的平衡（此时SO₃的浓度约为0.25mol/L）．请在图中画出此变化过程中SO₃浓度的变化曲线．

Answer 1

分析 （1）①根据v=$\frac{△c}{△t}$求得三氧化硫的速率，再根据速率之比等于计量数之比求得氧气的反应速率；
②依据平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到；
③K（300℃）＞K（350℃），说明温度越高平衡常数越小，依据平衡移动原理分析，升温平衡向吸热反应方向进行；
④平衡标志是正逆反应速率相同，各成分含量保持不变；
（2）平衡常数随温度变化，温度不变，平衡常数不变；
（3）在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，压强增大平衡正向进行，若在第8分钟末达到新的平衡（此时SO₃的浓度约为0.25mol/L），依据三氧化硫浓度变化，和平衡浓度画出变化图象．

解答 解：（1）①根据v=$\frac{△c}{△t}$可知，三氧化硫的速率为$\frac{0.040mol/L}{5min}$=0.008mol（L•min）^-1，根据速率之比等于计量数之比可知，氧气的反应速率为$\frac{1}{2}$×0.008mol（L•min）^-1=0.004mol（L•min）^-1，
故答案为：0.004mol（L•min）^-1；
②将0.100mol SO₂（g）和0.060mol O₂（g）放入容积为2L的密闭容器中，反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）在一定条件下达到平衡，测得c（SO₃）=0.040mol/L，2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃
起始量（mol/L） 0.05     0.03      0
变化量（mol/L）0.04     0.02      0.04
平衡量（mol/L）0.01      0.01      0.04
平衡常数K=$\frac{0.0{4}^{2}}{0.01{\\;}^{2}×0.01}$=1600，
故答案为：1600；
③K（300℃）＞K（350℃），说明温度越高平衡常数越小，反应逆向进行，即升温平衡逆向进行，二氧化硫转化率减小，故答案为：减小；
④2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反应是气体体积变小的放热反应，
A．二氧化硫和三氧化硫起始量和变化量有关，SO₂和SO₃ 浓度相等，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；  
B．因为反应前后总质量不变，总物质的量在变，所以容器中混合气体的平均分子量保持不变，说明反应达到平衡状态，故B正确；
C．反应前后压强不同，容器中气体的压强不变，说明反应达到平衡状态，故C正确；    
D．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等，说明平衡正向进行，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
故答案为：BC；
（2）平衡常数只与温度有关，与压强无关，在温度不变的条件下，无论压强怎样变化，平衡常数都不变，故答案为：=；
（3）在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，压强增大平衡正向进行，若在第8分钟末达到新的平衡（此时SO₃的浓度约为0.25mol/L），依据三氧化硫浓度变化和平衡浓度画出变化图象为，故答案为：．

点评 本题考查了反应速率、化学平衡常数、平衡转化率、影响化学平衡的外界条件综合应用及知识迁移能力等考点，题目难度中等，注意平衡常数在计算中的应用，等效平衡的分析判断．