Question

18．恒溫恒壓下，向5L的2個(gè)密閉容器中充入2molSO₂和1molO₂，發(fā)生反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，分別選擇催化劑Ⅰ、催化劑Ⅱ開(kāi)始反應(yīng)，達(dá)到平衡狀態(tài)M，SO₂轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化如圖1所示．

 （1）下列示意圖2正確且能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是CD
（2）使用催化劑Ⅰ時(shí)，反應(yīng)在10h內(nèi)的平均反應(yīng)速率：v（O₂）=0.008mol•（L•h）^-1達(dá)到平衡M時(shí)，比較兩個(gè)容器中的正反應(yīng)速率：催化劑Ⅰ＜ 催化劑Ⅱ（填“＞”或“＜”或“=”）．
（3）達(dá)到平衡M時(shí)，SO₂的體積分?jǐn)?shù)是40%，平衡常數(shù)K=10．若升高溫度，K值會(huì)減�。ㄌ钤龃�、減小、不變）
（4）上述可逆反應(yīng)達(dá)到平衡M后，將容器的體積固定，進(jìn)行如下操作．
①若向容器中通入0.5molSO₂和0.5molSO₃，平衡將向逆向移動(dòng)（填“正向”或“逆向”或“不移動(dòng)”），達(dá)到平衡時(shí)得到O₂的濃度為amol/L．
②若向容器中通入0.4molSO₂和0.6molSO₃，達(dá)到平衡時(shí)得到O₂的濃度為bmol/L，則a＜ b（填“＞”或“＜”或“=”或“無(wú)法確定”）．

Answer 1

分析 （1）達(dá)平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，相關(guān)變量不隨時(shí)間的改變而變化；
（2）根據(jù)反應(yīng)在10小時(shí)內(nèi)二氧化硫的轉(zhuǎn)化率計(jì)算出消耗二氧化硫的物質(zhì)的量濃度，再計(jì)算出用二氧化硫表示的平均反應(yīng)速率，最后根據(jù)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系計(jì)算出用氧氣表示的反應(yīng)速率，催化劑加快反應(yīng)速率，達(dá)到平衡所需時(shí)間短；
（3）分析圖象數(shù)據(jù)結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，體積分?jǐn)?shù)=物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)=$\frac{二氧化硫的物質(zhì)的量}{平衡混合氣體總物質(zhì)的量}$×100%，平衡常數(shù)等于平衡狀態(tài)生成物平衡濃度除以反應(yīng)物平衡濃度；正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若升高溫度，K值會(huì)減小；
（4）①若向容器中通入0.5molSO₂和0.5molSO₃，相當(dāng)于投1molSO₂和0.25molO₂，相當(dāng)于減少反應(yīng)物的量平衡逆向移動(dòng)；
②若向容器中通入0.4molSO₂和0.6molSO₃，相當(dāng)于投1molSO₂和0.3molO₂，根據(jù)平衡移動(dòng)的原理，可以當(dāng)作在①平衡的基礎(chǔ)上加0.05mol的氧氣，所以平衡移動(dòng)的結(jié)果是向減弱這種改變的方向移動(dòng)，但未抵消．

解答 解：（1）A、氣體的密度始終不變，故錯(cuò)誤；
B、反應(yīng)熱始終不變，故錯(cuò)誤；
C、用二氧化硫表示正反應(yīng)速率不變，說(shuō)明二氧化硫的物質(zhì)的量濃度不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
D、氣體的平均相對(duì)分子量不變，說(shuō)明氣體的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
故選：CD；         
（2）用催化劑I時(shí)，反應(yīng)在10小時(shí)內(nèi)二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為0.4，二氧化硫的濃度變化為：$\frac{2}{5}$mol•L^-1×0.4=0.16mol/L，則反應(yīng)在10小時(shí)內(nèi)二氧化硫的平均反應(yīng)速率為：v（SO₂）=$\frac{0.16mol/L}{10h}$=0.016mol•（L•h）^-1，則v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（SO₂）=0.008mol•（L•h）^-1，達(dá)到平衡M時(shí)催化劑I需要的時(shí)間長(zhǎng)，則兩個(gè)容器中的正反應(yīng)速率催化劑I＜催化劑Ⅱ，
故答案為：0.008；＜；
（3）反應(yīng)為2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式，平衡時(shí)二氧化硫轉(zhuǎn)化率為50%，反應(yīng)的二氧化硫物質(zhì)的量=50%×2=1mol，
                         2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），
起始量（mol）       2               1                0
變化量（mol）       1              0.5              1
平衡量（mol）       1              0.5              1
二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{1}{2.5}$×100%=40%
平衡常數(shù)=$\frac{（\frac{1}{5}）^{2}}{（\frac{1}{5}）^{2}×\frac{0.5}{5}}$=10，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若升高溫度，K值會(huì)減�。还蚀鸢笧椋�40%、10、減小；
（4）①若向容器中通入0.5molSO₂和0.5molSO₃，相當(dāng)于投1molSO₂和0.25molO₂，相當(dāng)于減少反應(yīng)物的量平衡逆向移動(dòng)，故答案為：逆向；
 ②若向容器中通入0.4molSO₂和0.6molSO₃，相當(dāng)于投1molSO₂和0.3molO₂，根據(jù)平衡移動(dòng)的原理，可以當(dāng)作在①平衡的基礎(chǔ)上加0.05mol的氧氣，所以平衡移動(dòng)的結(jié)果是向減弱這種改變的方向移動(dòng)，但未抵消，所以平衡時(shí)②中的氧氣的量＞①中氧氣的量，故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了平衡狀態(tài)的判斷和化學(xué)平衡的計(jì)算應(yīng)用，平衡常數(shù)的計(jì)算應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．