Question

運用化學反應原理研究二氧化硫的催化氧化反應有重要意義．

（1）硫酸生產中，SO₂催化氧化生成SO₃：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），混合體系中SO₃的百分含量和溫度的關系如圖1示（曲線上任何一點都表示平衡狀態(tài)）．根據(jù)圖示回答下列問題：
①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的△H

＞

0（填“＞”或“＜”）；
若在恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，平衡

向逆方向

移動（填“向逆方向”、“向正方向”或“不”）．
②若溫度為T₁、T₂，反應的平衡常數(shù)分別為K₁，K₂，則K₁

＞

K₂；
反應進行到狀態(tài)D時，v（正）

＞

 v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）如圖2所示，當關閉K時，向A中充入2mol SO₂、1mol O₂，向B中充入4mol SO₂、2mol O₂，起始時，V（A）=V（B）=a L．在相同溫度和有催化劑存在的條件下，兩容器中發(fā)生下列反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）達到平衡（Ⅰ）時，V（B）=0.7a L．請回答：
①B中X的轉化率α（SO₂）_B為

0.9

；
②A中SO₂和B中O₂的物質的量比較：n（SO₂）_A

＞

n（O₂）_B（選填：“＞”、“＜”或“=”）；
③打開K，過一段時間重新達到平衡（圖 2）時，B的體積為

0.05a L

（用含a的代數(shù)式表示，連通管中氣體體積忽略不計．）

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)圖象可知溫度越高，混合體系中SO₃的百分含量越小，說明升高溫度平衡向逆反應進行分析；
根據(jù)恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應增大，等效為降低壓強判斷移動方向；
②根據(jù)溫度對化學平衡的影響判斷平衡常數(shù)大�。籇狀態(tài)未達平衡，混合體系中SO₃的百分含量小于平衡時的含量判斷；
（2）①根據(jù)B中恒溫恒壓下，物質的量之比等于體積之比，設出B轉化率為x，根據(jù)三段式列式計算；
②根據(jù)等效平衡及壓強對化學平衡的影響分析；
③打開K，相當于A在恒壓下反應，與B為等效平衡，體積比等壓物質的量之比，據(jù)此計算出容器容積．

解答：解：（1）①由圖可知，溫度越高，混合體系中SO₃的百分含量越小，說明升高溫度平衡向逆反應進行，即向左移動，升高溫度向吸熱反應方向移動，即該反應正反應為放熱反應；
恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應增大，反應混合物各組分的濃度降低，等效為降低壓強，壓強降低平衡向體積增大方向移動，即向逆方向移動．
故答案為：＜；向逆方向；
②溫度升高，平衡向吸熱方向移動，即向逆反應移動，K值減小，K₁＞K₂；由于D狀態(tài)未達平衡，混合體系中SO₃的百分含量小于平衡時的，反應向正反應進行，所以v_正＞v_逆，
故答案為：＞；＞；
（2）①設B中二氧化硫的轉化率為x，
        根據(jù)反應方程式：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
反應前（mol）             4        2        0
轉化（mol）               4x      2x       4x
平衡（mol）              4-4x    2-2x       4x
達到平衡時，V（B）=0.7a L，恒溫恒壓條件下，容器的體積之比等于混合氣體的物質的量之比，即（4mol+2mol）：（4-4x+2-2x+4x）mol=a：0.7a，
解得：x=0.9，
故答案為：0.9；
②B在恒溫恒壓下，加入4mol SO₂、2mol O₂反應與加入2mol SO₂、1mol O₂反應等效，其中n（O₂）=0.5n（SO₂）；
假如有裝置C，向裝置C加入2mol SO₂、1mol O₂反應，壓強與B等壓且恒溫恒壓條件下，達到平衡時與B為等效平衡，則一定滿足n（SO₂）_B=2n（SO₂）_C=2n（O₂）_B，
由于A容積恒定，反應體系的壓強小于C的壓強，相當于減小了壓強，平衡向著逆向移動，A中二氧化硫轉化率小于C的，反應后達到平衡時n（SO₂）_A＞n（SO₂）_C，由于n（SO₂）_C=n（O₂）_B，所以n（SO₂）_A＞n（SO₂）_C=n（O₂）_B，即n（SO₂）_A＞n（O₂）_B，
故答案為：＞；
③打開K，過一段時間重新達到平衡（圖 2）時，與B反應為等效平衡，相當于加入了6mol二氧化硫和3mol氧氣，同溫同壓下，根據(jù)物質的量與體積成正比，達到平衡時總體積為：0.7a×

9mol

6mol

=1.05a，所以B的體積為1.05a-a=0.05a，
故答案為：0.05a．

點評：本題考查了化學平衡的計算、化學平衡常數(shù)的含義、化學平衡的影響等知識，題目難度較大，注意等效平衡的應用，（3）②③有一定的難度，充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用知識的能力．