Question

5．硫酸工業(yè)中SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是重要的反應(yīng)之一，在一定壓強(qiáng)和催化劑作用下在2L密閉容器中充入0.8molSO₂和2molO₂發(fā)生反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）$?_{加熱}^{催化劑}$2SO₃（g），SO₂的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如表所示：

溫度（℃）	450	500	550	600
SO2的轉(zhuǎn)化率（%）	97.5	95.8	90.50	80.0

（1）由表中數(shù)據(jù)判斷?H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）能判斷該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是ac （填序號）．
a．混合氣體中各組分的質(zhì)量不變   b．c（SO₂）=c（SO₃）   c．v_正（SO₃）=2v_逆（O₂）
（3）某溫度下經(jīng)2min反應(yīng)達(dá)到平衡后c（SO₂）=0.08mol/L，則：
①0～2min之間，O₂的平均反應(yīng)速率是0.08mol/（L•min）． 
②此時的溫度是600℃．
③此溫度下的平衡常數(shù)K=$\frac{400}{21}$（可用分?jǐn)?shù)表示）．

Answer 1

分析 （1）由表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度升高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
（2）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達(dá)平衡；
（3）某溫度下經(jīng)2min反應(yīng)達(dá)到平衡后c（SO₂）=0.08mol/L，則：
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始濃度（mol/L）：0.4      1        0
變化濃度（mol/L）：0.32     0.16     0.32
平衡濃度（mol/L）：0.08     0.84     0.32
①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（O₂）；
②計算二氧化硫的轉(zhuǎn)化率判斷溫度；
③根據(jù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$計算平衡常數(shù)．

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度升高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故△H＜0，故答案為：＜；
（2）a．混合氣體中各組分的質(zhì)量不變，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故a正確；
b．平衡時二氧化硫與三氧化硫的濃度關(guān)系與二氧化硫轉(zhuǎn)化率有關(guān)，但二氧化硫的轉(zhuǎn)化率不一定為50%，故b錯誤；
 c．v_正（SO₃）=2v_逆（O₂）說明三氧化硫的生成速率與消耗速率相等，反應(yīng)到達(dá)平衡，故c正確，
故選：ac；
（3）某溫度下經(jīng)2min反應(yīng)達(dá)到平衡后c（SO₂）=0.08mol/L，則：
               2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始濃度（mol/L）：0.4     1         0
變化濃度（mol/L）：0.32    0.16      0.32
平衡濃度（mol/L）：0.08    0.84      0.32
①v（O₂）=$\frac{0.16mol/L}{2min}$=0.08mol/（L•min），故答案為：0.08mol/（L•min）；
②二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.32mol}{0.4mol}$×100%=80%，故溫度為600℃，故答案為：600；
③此溫度下的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{0.3{2}^{2}}{0.0{8}^{2}×0.84}$=$\frac{400}{21}$，故答案為：$\frac{400}{21}$．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算、平衡狀態(tài)判斷、平衡常數(shù)等，注意判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達(dá)平衡．