Question

一定温度下,向一容积为5 L的恒容密闭容器中充入0.4 mol SO2和0.2 mol O2,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196 kJ·mol-1。当反应达到平衡时,容器内压强变为起始时的0.7倍。请回答下列问题:

(1)判断该反应达到平衡状态的标志是 (填字母)。

a.SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2∶1∶2

b.容器内气体的压强不变

c.容器内混合气体的密度保持不变

d.SO3的物质的量不再变化

e.SO2的生成速率和SO3的生成速率相等

(2)①SO2的转化率为 ;②达到平衡时反应放出的热量为 ;③此温度下该反应的平衡常数K= 。 

(3)如图表示平衡时SO2的体积分数随压强和温度变化的曲线,则:

①温度关系:T1 T2(填“＞”、“＜”或“=”,下同);

②平衡常数关系:KA KB,KA KD。

 

Answer 1

(1)b、d、e (2)①90% ②35.28 kJ ③20 250

(3)①＜ ②= ＞

【解析】(1)SO2、O2、SO3三者浓度比为2∶1∶2,与平衡状态无必然联系,不能作为建立平衡的标志,容器内气体压强随反应进行而变化,气体压强不变,则建立平衡;气体总质量不变,容器体积不变,混合气体密度也不变,不能作为平衡状态标志;SO3的物质的量是随反应进行而发生变化的,当其不变时,表示反应已建立平衡;SO2的生成速率是v(SO2)逆,SO3生成速率是v(SO3)正,而v(SO2)正=v(SO3)正,则有v(SO2)逆=v(SO2)正,这是平衡建立的根本标志。所以可作为平衡状态标志的是b、d、e。

(2) 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)

起始(mol) 0.4 0.2 0

变化(mol) x x/2 x

平衡(mol) 0.4-x 0.2-x/2 x

T、V恒定,气体的压强之比等于物质的量之比=,解得x=0.36,故SO2转化率为:×100%=90%。放出热量为: kJ·mol-1×0.4 mol×90%=35.28 kJ,K===20 250。

(3)该反应是放热反应,温度升高平衡左移,SO2体积分数增大,所以T2＞T1,平衡常数只与温度有关,温度不变,K值不变,则KA=KB,升温,平衡左移,K值减小,KA＞KD。