Question

2．接觸法制硫酸工藝中，其主反應(yīng)是在恒容、溫度為450℃并有催化劑存在的條件下進(jìn)行：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-190kJ/mol
①下列描述中能說明上述反應(yīng)已達(dá)平衡的是cd．
a．v（O₂）正═2v（SO₃）逆           b．容器中氣體的密度不隨時間而變化
c．容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化   d．容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化
②在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20molSO₂和0.10molO₂，半分鐘后達(dá)到平衡，測得容器中含SO₃0.18mol，則v（O₂）=0.036mol•L^-1•min^-1，若繼續(xù)通入0.40mol SO₂和0.20molO₂則平衡向正反應(yīng)方向  移動（填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”），再次達(dá)到平衡后，0.54mol＜n（SO₃）＜0.60mol．

Answer 1

分析 ①根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志：正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，平衡混合物中各組成成分的含量不變來判斷；
②化學(xué)反應(yīng)速率的定義求出氧氣的速率；根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素來判斷平衡移動方向，利用極限法求出再次達(dá)平衡后n（SO₃）的范圍．

解答 解：①a．υ（O₂）_正=2υ（SO₃）_逆，速率之比不等于化學(xué)計量數(shù)之比，故錯誤；
b．定容容器中氣體的密度一直不隨時間而變化，說明反應(yīng)不一定達(dá)平衡狀態(tài)，故錯誤；
c．容器中氣體的相對分子質(zhì)量不隨時間而變化，說明氣體的物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
d．容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化，說明氣體的物質(zhì)的量不變反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
故選：cd；
②當(dāng)生成0.18molSO₃時，參加反應(yīng)的氧氣的物質(zhì)的量為x，
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
        1        2
        x      0.18mol
x=$\frac{0.18mol×1}{2}$=0.09mol
v（O₂）=$\frac{\frac{0.09mol}{5L}}{0.5min}$=0.036mol．L^-1•min^-1；
繼續(xù)通入0.40mol SO₂和0.20mol O₂，容器內(nèi)壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應(yīng)方向移動；
用極限法求出n（SO₃）的范圍，
假設(shè)平衡不移動，此時n（SO₃）=0.18×3=0.54mol，
假設(shè)此時總的0.60molSO₂完全生成SO₃，根據(jù)反應(yīng)方程式2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）可知，n（SO₃）=0.6mol，
所以再次達(dá)到平衡時，0.54mol＜n（SO₃）＜0.60mol．                                   
故答案為：0.036；向正反應(yīng)方向；0.54；0.60．

點評 本題考查了化學(xué)平衡的計算、化學(xué)平衡的影響因素及化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷等知識，題目難度中等，注意掌握化學(xué)平衡及其影響因素，明確化學(xué)反應(yīng)速率的概念及計算方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計算能力．