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6.在450℃并有催化剂存在下,于一容积恒定的密闭容器内进行下列反应:
2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-190kJ•mol-1
(1)该反应500℃时的平衡常数<450℃时的平衡常数(填“>”、“<”或“=”).
(2)450℃时,在一2L密闭容器中,将二氧化硫和氧化混合,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图,反应处于平衡状态的时间是15~20min和25~30min.
(3)据图判断,反应进行至20min时,曲线发生变化的原因是增大O2浓度(或通入O2)(用文字表达),10min到15min的曲线变化的原因可能是AB(填字母).
A.加了催化剂              B.缩小容器体积
C.降低温度                D.增加SO3物质的量
(4)欲提高SO2的转化率,下列措施可行的是b.(填字母)
a.向装置中再充入N2         b.向装置中再充入O2
c.改变反应的催化剂          d.升高温度
(5)利用图中数据计算450℃时反应进行至15min时,SO2的平衡转化率为:20%.
(6)450℃时,另一2L容积不变的密闭容器中,测得某时刻各物质的量如下:
n(SO2)=0.4mol,n(O2)=0.2mol,n(SO3)=0.8mol,则此时该反应向逆反应方向进行(填“正反应方向”“逆反应方向”或“处于平衡状态”).

分析 (1)化学反应2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-190kJ•mol-1是放热反应,升温,平衡逆向进行,平衡常数减小;
(2)反应混合物各物质的物质的量不变化,说明反应处于平衡状态;
(3)由图可知,反应进行至20min时,平衡向正反应移动,瞬间只有氧气的浓度增大;由图可知,反应向正反应进行,10min到15min反应混合物单位时间内的变化量增大,说明反应速率增大,10min改变瞬间,各物质的物质的量不变.据此结合选项分析;
(4)提高二氧化硫转化率,平衡正向进行,依据平衡移动原理分析判断;
(5)依据图象分析SO2物质的量从0.2mol变化为0.16mol,结合转化率概念计算;
(6)平衡常数随温度变化,通过图象数据计算平衡常数,依据反应过程的浓度商和平衡常数比较分析判断.

解答 解:(1)2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-190kJ•mol-1,反应是放热反应,升温平衡逆向进行,平衡常数减小,所以该反应500℃时的平衡常数小于该反应400℃时的平衡常数,故答案为:<;
(2)反应混合物各物质的物质的量不变化,说明反应处于平衡状态,由图可知在15-20min和25~30 min出现平台,各组分的物质的量不变,反应处于平衡状态,
故答案为:15-20min和25~30 min;
(3)由图可知,反应进行至20min时,平衡向正反应移动,瞬间只有氧气的浓度增大,应是增大O2浓度(通入O2);
由图可知,反应向正反应进行,10min到15min反应混合物单位时间内的变化量增大,说明反应速率增大,10min改变瞬间,各物质的物质的量不变.
A.加了催化剂,增大反应速率,故A正确;
B.缩小容器体积,增大压强,增大反应速率,故B正确;
C.降低温度反应速率降低,故C错误;
D.10min改变瞬间,各物质的物质的量不变,不是增加SO3的物质的量,故D错误;
故答案为:增大O2浓度(通入O2);AB;
(4)欲提高SO2的转化率,平衡正向进行,
a.向装置中再充入N2,恒温恒容容器,总压增大,分压不变,平衡不动,故a不符合;
b.两种反应物增加一种会提高另一种的转化率,向装置中再充入O2,二氧化硫转化率增大,故b符合;
c.改变反应的催化剂,改变反应速率但不改变化学平衡,故二氧化硫转化率不变,故c不符合;
d.反应是放热反应,升高温度平衡逆向进行,二氧化硫转化率减小,故d不符合;
故答案为:b;
(5)利用图中数据计算450℃时反应进行至15min时,反应达到平衡状态,SO2物质的量从0.2mol变化为0.16mol,转化率=$\frac{0.2mol-0.16mol}{0.2mol}$×100%=20%,故答案为:20%;
(6)图象分析,450°C,反应进行至15min时,达到平衡状态,n(SO2)=0.16mol;n(O2)=0.08mol;n(SO3)=0.04mol;
各物质的浓度为:c(SO2)=0.08mol/L;c(O2)=0.04mol/L;c(SO3)=0.02mol/L;
则化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}(S{O}_{3})}{{c}^{2}(S{O}_{2})•c({O}_{2})}$=$\frac{0.0{2}^{2}}{0.0{8}^{2}×0.04}$=1.56L/mol;
450℃时,另一2L容积不变的密闭容器中,测得某时刻各物质的量为n(SO2)=0.4mol,n(O2)=0.2mol,n(SO3)=0.8mol,则各物质的浓度为:c(SO2)=0.2mol/L,c(O2)=0.1mol/L,c(SO3)=0.4mol/L;
浓度商为:Qc=$\frac{{c}^{2}(S{O}_{3})}{{c}^{2}(S{O}_{2})•c({O}_{2})}$=$\frac{0.{4}^{2}}{0.{2}^{2}×0.1}$=40>K,所以反应向逆反应方向进行,
故答案为:向逆反应方向.

点评 本题考查了化学平衡的特征、化学平衡的判断、平衡常数的概念、计算应用,图象分析和数据应用能力,化学平衡状态的判断是高考的热点,注意化学平衡常数只与温度有关,与其他物理量无关,题目难度中等.

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