Question

将2molSO₂和1molO₂混合置于容积为2L的密闭容器中，在800K时，发生如下反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，当反应从开始进行到5min时，反应达到平衡状态，测得混合气体总物质的量为2.1mol．请回答下列问题：
（1）800K时，该反应的平衡常数为______，在0～5min时间间隔内SO₂的反应速率为______．
（2）若在5min时降低温度，在某一时刻重新达到平衡状态，则新平衡混合物中气体的总物质的量______2.1mol（填“＞”、“＜”或“=”），简述你的判断理由：______．
（3）若相同条件下，向该容器内分别充人xmolSO₂、ymolO₂和zmolSO₃，反应达到平衡时，容器内混合气体总物质的量仍为2.1mol．则：x、y、z必须满足的关系是______．（一个用含x、z的式子表示，一个用含y、z的式子表示）
（4）相同条件下，若在上述容器中，充入0.2mol SO₂、0.4mol O₂和4.0molSO₃三种气体，下列对该反应状态的描述中，正确的是______（填字母序号）．
A．处于平衡状态  B．不是平衡状态，反应正向进行 C．不是平衡状态，反应逆向进行．

Answer 1

【答案】分析：（1）令平衡时SO₂的浓度变化量为cmol/L，根据三段式表示出平衡时各组分的浓度，再利用平衡后气体的总物质的量计算c值，代入平衡常数表达式k=计算，再根据v=计算v（SO₂）；
（2）正反应是一个气体总物质的量减小的反应，且是放热反应，当降低温度时，平衡向正反应方向移动；
（3）若为等效平衡可以满足，恒温恒容下，反应前后气体的物质的量发生变化，按化学计量数转化为左边，满足n（SO₂）=2mol、n（O₂）=1mol即可；
（4）计算此时的浓度商Qc，与平衡常数比较，若Qc＞k，反应向逆反应进行，若Qc=k，反应处于平衡状态，若Qc＜k，反应向正反应进行．
解答：解：（1）令平衡时SO₂的浓度变化量为cmol/L，则：
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
开始（mol/L）：1         0.5       0
变化（mol/L）：c         0.5c      c
平衡（mol/L）：1-c      0.5-0.5c    c
所以（1-c）mol/L×2L+（0.5-0.5c）mol/L×2L+cmol/L×2L=2.1mol
解得：c=0.9
故平衡时SO₂、O₂、SO₃的浓度分别为0.1mol/L、0.05mol/L、0.9mol/L，
故平衡常数k===1620，
故v（SO₂）==0.18 mol/（L?min），
故答案为：1620；0.18 mol/（L?min）；
（2）正反应是一个气体总物质的量减小的反应，且是放热反应，当降低温度时，平衡向正反应方向移动，达新平衡时，混合气体的总的物质的量减小，
故答案为：＜；正反应是一个气体总物质的量减小的反应，且放热，当降低温度时，平衡向正反应方向移动；
（3）恒温恒容下，反应前后气体的物质的量发生变化，按化学计量数转化为左边，满足n（SO₂）=2mol、n（O₂）=1mol即可，由方程式 2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）可知，zmolSO₃完全转化可得SO₂为zmol，可得O₂为0.5zmol，故满足x+z=2、y+0.5z=1，
故答案为：x+z=2、y+0.5z=1；
（4）充入0.2mol SO₂、0.4mol O₂和4.0molSO₃三种气体，此时浓度商Qc==2000＞1620，不是平衡状态，反应逆向进行，故选C．
点评：本题考查化学反应速率、影响化学平衡因素、等效平衡、平衡常数的有关计算等问题，难度中等，平衡常数的计算与应用，成为高考的热点，注意平衡常数的用途：1、判断反应进行的程度，2、判断反应的热效应，3、判断反应进行的方向，4、计算转化率等．