Question

在一定条件下发生化学反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-197kJ/mol．现有容积均为1L的甲、乙两个容器，在上述条件下分别充入气体，到达平衡时，反应放出的热（Q），及平衡时的转化率（X）如下表所示：

容器	起始时各物质的量				到达平衡时放出的热量（QkJ）	平衡时SO2转化率 （X）
	SO2	O2	SO3	N2
甲	2	1	0	0	Q1	X1
乙	1	0.5	0	1	Q2= 39.4	X2

（1）下列说法错误的是

 

a、Q₂＜Q₁＜197kJ  b、X₂＜X₁＜100%  c、Q₁=78.8    d、X₁=2X₂
（2）某时刻甲容器内反应达到平衡，保持恒温恒容；
①假设又向容器内加入一定量的SO₂气体，则X（SO₂）

 

（填“增大”或“减小”），O₂的浓度

 

（填“增大”或“减小”）
②假设又向容器中加入一定量的SO₃（g），X（SO₂）

 

 （填“增大”或“减小”）
（3）平衡时，乙容器中SO₂的体积分数为

 

%（保留两位有效数字），该反应的平衡常数为

 

（填具体值和单位，保留两位有效数字）
（4）如图表示某一时间段中该反应反应速率与反应过程的关系（t₂、t₄、t₅）时刻改变的条件都只有一个）．
①t₂时改变的条件是

 

 
②若t ₅时降低压强，试画出v-t图象③若各阶段对应的平衡常数如图所示

t 1-t 2	t 3-t 4	t 4-t 5	t 6-t 7
K1	K2	K3	K4

则各平衡常数间的大小关系为

 

（由大到小排列）

Answer 1

分析：（1）a、甲、乙两个容器容积相同，甲中相应物质的物质的量为乙中2倍，压强比乙中高，相对乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫转化率增大，可逆反应不能完全反应，故Q₂＜Q₁＜197kJ；
b、甲、乙两个容器容积相同，甲中相应物质的物质的量为乙中2倍，压强比乙中高，相对乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫转化率增大；
c、根据a可知，2Q₂＜Q₁，即Q₁＞78.8；
d、甲中压强大于乙，甲中二氧化硫的转化率大于乙的，但是小于乙的转化率的2倍；
（2）①向容器内加入一定量的SO₂气体，平衡向正反应移动，氧气的转化率增大，二氧化硫的转化率减小；
②向容器中加入一定量的SO₃（g），平衡向逆反应移动，二氧化硫的转化率降低；
（3）利用反应热计算参加反应的二氧化硫的物质的量，再利用转化率定义计算；根据三段式计算各物质的浓度变化量、平衡时各物质的浓度，代入平衡常数表达式计算平衡常数；
（4）①由图可知，t ₂时正、逆反应速率都增大，且平衡向逆反应移动，该反应正反应是体积减小的放热反应，故应为升高温度；
②若t₅时降低压强，平衡向逆反应移动，t₅瞬间正、逆反应速率，正反应速率降低更多；根据平衡移动解答K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之间的关系：t₂-t₃段，为升高浓度，平衡向逆反应移动，平衡常数降低；t₄-t₅段，平衡不移动，反应速率增大，为使用催化剂，平衡常数不变；t₅-t₆段，降低压强，平衡向逆反应移动，平衡常数不变．

解答：解：（1）a、甲、乙两个容器容积相同，甲中相应物质的物质的量为乙中2倍，压强比乙中高，相对乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫转化率增大，可逆反应不能完全反应，故2Q₂＜Q₁，故2Q₂＜Q₁＜197kJ，即2Q₂＜Q₁＜197kJ，故a正确；         
b、甲、乙两个容器容积相同，甲中相应物质的物质的量为乙中2倍，压强比乙中高，相对乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫转化率增大，但小于乙中的2倍，可逆反应中转化率一定小于100%，即X₂＜X₁＜100%，故b正确；
c、由于甲中二氧化硫的转化率大于乙的，甲中初始物质的量为 乙的2倍Q₁＞2Q₂=78.8，故c错误；
d、甲压强比乙中高，相对乙平衡而言甲中平衡右移，二氧化硫转化率增大，但小于乙中的2倍，故d错误；
故选cd；
（2）某时刻甲容器内反应达到平衡，保持恒温恒容；
①向容器内加入一定量的SO₂气体，平衡向正反应移动，二氧化硫的转化率减小，氧气的转化率增大，平衡时氧气的浓度小，
故答案为：减小；减小；
②向容器中加入一定量的SO₃（g），平衡向逆反应移动，二氧化硫的转化率减小，
故答案为：减小；
（3）放出热量39.4kJ，参加反应的二氧化硫为

39.4kJ

197kJ/mol× 1 2

=0.4mol，
根据三段式计算各物质的浓度变化量、平衡时各物质的浓度
              2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
开始（mol/L）：1         0.5      0
开始（mol/L）：0.4       0.2      0.4
平衡（mol/L）：0.6       0.3      0.4
所以平衡时二氧化硫的体积分数为

0.6mol

0.6mol+0.3mol+0.4mol

×100%≈46%，
平衡常数k=

(0.4mol/L)2

(0.6mol/L)2×0.3mol/L

≈1.5L?mol^-1，
故答案为：46；1.5L?mol^-1；
（4）①由图可知，t ₂时正、逆反应速率都增大，且平衡向逆反应移动，该反应正反应是体积减小的放热反应，故应为升高温度，
故答案为：升高温度；
②若t₅时降低压强，平衡向逆反应移动，t₅瞬间正、逆反应速率，正反应速率降低更多，故t₅时降低压强，t-v图象为：
，

t₂-t₃段，为升高浓度，平衡向逆反应移动，平衡常数降低，即K₁＞K₂，
t₄-t₅段，平衡不移动，反应速率增大，为使用催化剂，平衡常数不变，即K₂=K₃，
t₅-t₆段，降低压强，平衡向逆反应移动，平衡常数不变，即K₃=K₄，
所以K₁＞K₂=K₃=K₄，
故答案为：；K₁＞K₂=K₃=K₄．

点评：本题考查化学平衡移动、化学平衡计算、化学平衡常数等，题量较大，题目难度较大，需要学生具有良好的心理素质与知识的基础，是对学生知识的综合考查．