Question

硫酸是重要的化工原料，二氧化硫生成三氧化硫是硫酸工业的重要反应之一。将0.100 mol SO₂(g)和0.060 mol O₂(g)放入容积为2 L的密闭容器中，反应2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)在一定条件下5分钟末达平衡状态，测得c(SO₃)＝0.040 mol/L。

（1）①5分钟时O₂的反应速率是_________；

②列式并计算该条件下反应的平衡常数K＝___________。

③已知：K(300℃)＞K(350℃)，若反应温度升高，SO₂的转化率_______（填“增大”、“减小”或“不变”）。

④能判断该反应达到平衡状态的标志是____________。（填字母）

A．SO₂和SO₃浓度相等

B．容器中混合气体的平均分子量保持不变

C．容器中气体的压强不变

D．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等

（2）某温度下，SO₂的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如下图1所示。平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）___________K（B）（填“>”、“<”或“=”）。

（3）将一定量的SO₂（g）和O₂（g）放入某固定体积的密闭容器中，在一定条件下，c（SO₃）的变化如下图所示。若在第5分钟将容器的体积缩小一半后，在第8分钟达到新的平衡（此时SO₃的浓度约为0.25mol／L）。请在下图中画出此变化过程中SO₃浓度的变化曲线。

Answer

（1）①0.004mol/(L·min)；②1.6×103 ③减小 ④BC

（2）=

（3）

【解析】

试题分析：（1）①5分钟时c(SO3)＝0.040 mol/L，则氧气的浓度减少0.020mol/L，所以5min时O2的反应速率是是0.020mol/L/5min=0.004mol/(L·min)；

②平衡时氧气的浓度为0.060mol/2L-0.020mol/L=0.020mol/L，二氧化硫的浓度为0.10mol/2L-0.040mol/L=0.010mol/L，根据K= c（SO3）2/ c(O2)c(SO2)2=0.042/(0.02×0.012)=1600；

③已知：K(300℃)＞K(350℃)，温度升高，平衡常数减小，说明正反应是放热反应，若反应温度升高，则平衡逆向移动，所以SO2的转化率减小；

④达到平衡状态时，各物质的浓度不变，但不一定相等，正逆反应速率相等，SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等，表示的都是正反应速率，恒容条件下，容器的压强不变，体系中气体的相对分子质量不变，所以答案选BC；

（2）状态A与状态B的温度相同，则平衡常数相等；

（3）平衡时三氧化硫的浓度为0.10mol/L，当在第5分钟将容器的体积缩小一半后，则三氧化硫的浓度瞬时变为0.20mol/L，所以在第8分钟达到新的平衡时的图象，三氧化硫的浓度从0.20mol/L增大到0.25mol/L，图像见答案。

考点：考查反应速率、平衡常数的计算，平衡移动的判断，图象的分析