Question

5．（1）二氧化硫的催化氧化的過(guò)程如圖1所示，其中a、c二步的化學(xué)方程式可表示為：SO₂+V₂O₅?SO₃+V₂O₄；4VOSO₄+O₂?2V₂O₅+4SO₃．該反應(yīng)的催化劑是V₂O₅（寫化學(xué)式）．
（2）550℃時(shí)，將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于5L密閉容器中，反應(yīng)達(dá)平衡后，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為80%．試計(jì)算反應(yīng)2SO₃?2SO₂+O₂ 在550℃時(shí)的平衡常數(shù)K=2.5×10^-3．
（3）維持溫度不變條件下使之發(fā)生如下反應(yīng)：2SO₂+O₂?2SO₃，有兩個(gè)密閉容器A和B．A容器有一個(gè)可以移動(dòng)的活塞能使容器內(nèi)保持恒壓，B容器能保持恒容．起始時(shí)向這兩個(gè)容器中分別充入等物質(zhì)的量的體積比為2：1的SO₂和O₂的混合氣體，并使A和B容積相等（如圖2所示）．
試填寫下列空格：
A容器達(dá)到平衡時(shí)所需的時(shí)間比B容器短（填“短或長(zhǎng)”）；平衡時(shí)A容器中SO₂的轉(zhuǎn)化率比B容器但（填“大或小”）；達(dá)到所述平衡后，若向兩容器中通入等物質(zhì)的量的原反應(yīng)氣體，達(dá)到平衡時(shí)，A容器的混合氣體中SO₃的體積分?jǐn)?shù)不變（填“增大”、“減小”或“不變”，下同）；B容器的混合氣體中SO₃的體積分?jǐn)?shù)增大．

Answer 1

分析 （1）催化劑參與反應(yīng)過(guò)程生成的中間產(chǎn)物，最終又生成等量的催化劑；
（2）550℃時(shí)，將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于5L密閉容器中，平衡時(shí)二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為80%，則轉(zhuǎn)化的二氧化硫?yàn)?mol×80%=1.6mol，則：
             2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）
起始量（mol）：2       1        0
變化量（mol）：1.6     0.8      1.6
平衡量（mol）：0.4     0.2      1.6
再根據(jù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)，而相同溫度下2SO₃?2SO₂+O₂與2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）
的平衡常數(shù)互為倒數(shù)；
（3）A容器保持恒溫恒壓，B容器保持恒溫恒容，隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體物質(zhì)的量減小，B中壓強(qiáng)減小，壓強(qiáng)越大反應(yīng)速率越快；A中平衡等效在B中平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)；
平衡后，向兩容器中通入等量的原反應(yīng)氣體，達(dá)到平衡后，A中建立的平衡與原平衡等效，所以SO₃的體積分?jǐn)?shù)不變，B容器中建立的平衡相當(dāng)于在原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)．

解答 解：（1）由圖1中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，V₂O₅參與反應(yīng)先做氧化劑把二氧化硫氧化為三氧化硫，本身被還原為V₂O₄，b過(guò)程中轉(zhuǎn)化V₂O₄轉(zhuǎn)化為VOSO₄，C是VOSO₄轉(zhuǎn)化為SO₃、V₂O₅，此過(guò)程中催化劑V₂O₅，
故答案為：V₂O₅；
（2）550℃時(shí)，將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于5L密閉容器中，平衡時(shí)二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為80%，則轉(zhuǎn)化的二氧化硫?yàn)?mol×80%=1.6mol，則：
            2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）
起始量（mol）：2       1      0
變化量（mol）：1.6     0.8    1.6
平衡量（mol）：0.4     0.2    1.6
平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度為：[SO₂]=0.08mol/L，[O₂]=0.04mol/L，[SO₃]=0.32mol/L，則平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{0.3{2}^{2}}{0.0{8}^{2}×0.04}$=400，
在550℃時(shí)2SO₃?2SO₂+O₂ 的平衡常數(shù)K=$\frac{1}{400}$=2.5×10^-3，
故答案為：2.5×10^-3，
（3）A容器保持恒溫恒壓，B容器保持恒溫恒容，隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體物質(zhì)的量減小，B中壓強(qiáng)減小，壓強(qiáng)越大反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡時(shí)間縮短，所以達(dá)到平衡所需時(shí)間A比B短；
A中平衡等效在B中平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，所以A中SO₂的轉(zhuǎn)化率比B大；
平衡后，向兩容器中通入等量的原反應(yīng)氣體，達(dá)到平衡后，A中建立的平衡與原平衡等效，所以SO₃的體積分?jǐn)?shù)不變，B容器中建立的平衡相當(dāng)于在原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，B容器中SO₃的體積分?jǐn)?shù)增大；
故答案為：短；大； 不變；增大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算及影響因素、平衡常數(shù)等，（3）中注意根據(jù)等效平衡進(jìn)行分析解答，難度中等．