Question

(12分)已知体积为2 L的恒容密闭容器中发生反应：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)，请根据化学反应的有关原理回答下列问题：

（1）一定条件下，充入2 mol SO₂ (g) 和2 mol O₂(g)，20 s后，测得SO₂的体积百分含量为12.5%，则用SO₂表示该反应在这20 s内的反应速率为            mol/(L·s)。

（2）该反应的平衡常数(K)表达式为        ，若降温其值增大，则该反应的ΔH   0（填“＞”或“＜”或“＝”）。

（3）如图表示该反应的速率(v)随时间(t)的变化的关系：

据图分析：你认为t₃时改变的外界条件可能是________；t₆时保持体积不变向体系中充入少量He气，平衡_____移动。(填“向左”“向右”或“不”)。

（4）如图，P是可自由平行滑动的活塞，在相同温度时，向A容器中充入4 mol SO₃(g)，关闭K，向B容器中充入2 mol SO₃(g)，两容器内分别充分发生反应。已知起始时容器A和B的体积均为a L。试回答：

①反应达到平衡时容器B的体积为1.2 a L，容器B中SO₃转化率为________。

②若打开K，一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为________L（连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响）。

Answer

(1)0.04

(2)K= ＜

(3)加入催化剂 不

(4)①40% ②2.6a

【解析】

试题分析：（1）设反应的二氧化硫为x，则

2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）

开始（mol）：2 2 0

反应（mol）：2x x 2x

平衡（mol）：2-2x 2-x 2x

20s后，测得SO2的体积百分含量为12.5%，相同条件下，气体的体积分数等于物质的量分数，计算百分含量：（2-2x）/ [2-2x+(2-x)+2x]×100%=12.5%,解得x=0.8，反应消耗的二氧化硫的物质的量为：

2×0.8mol=1.6mol，用SO2表示该反应在这20s内的反应速率为：v（SO2）=(1.6mol/2L)/20s=0.04mol/

（L/s）；

(2)平衡常数计算为：平衡状态下生成物浓度的系数次方之积除以反应物浓度系数次方之积 ，

即 ； 降低温度，平衡常数增大，说明平衡向正方向移动，根据勒夏特列原理该

反应为放热反应，则ΔH ＜ 0；

因为该时刻，正逆反应速率同时增大并相等，说明是催化剂，同时影响正逆反应速率，在密闭容

器中，加入氦气，对各组成的分压比没有影响，则平衡不移动；

（4）①反应达到平衡时容器B的体积为1.2a L，B为恒压条件下，容器的容积与气体的物质的量成正

比，说明达到平衡时气体的物质的量为反应前的1.2倍，即平衡时混合气体的物质的量为2.4mol，

设反应的三氧化硫为x，则

2SO3（g）2SO2（g）+O2（g）

开始（mol）：2 0 0

反应（mol）：x x 1/2x

平衡（mol）：2-x x 1/2x

则：2-x + x + 1/2x=2.4mol,x=0.8mol

三氧化硫的转化率为：0.8mol/2mol×100%=40%；故答案为：40%；

②若打开K，一段时间后重新达到平衡，在恒温恒压条件下，与向B中进入6mol三氧化硫达到的平衡为等效平衡，所以达到平衡时整个容器的容积为：(6mol/2mol)×1.2aL=3.6aL，所以容器B的体积为：3.6aL-aL=2.6aL，故答案为：2.6a；

考点：考查反应速率和化学平衡相关知识点