Question

已知2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g) ΔH=－a kJ/mol (a>0)，在一个装有催化剂的2L的密闭容器中加入2 mol SO₂和1 mol O₂，在T ℃时充分反应，10s后达平衡状态，测得容器内气体压强为起始压强的5/6，放出热量为b kJ。

（1）计算：10s内该反应的平均速率v(O₂)＝______________，平衡常数K＝______________。

（2）比较a         b（填“>”“=”或“<”,下同），已知T₁ ℃时，该反应的平衡常数K＝16，由此可推知, T₁___________T。

（3）若在原来的容器中，只加入2 mol SO₃，T ℃时充分反应达平衡后, 吸收热量为c kJ，则a、b、c之间满足何种关系                           （用代数式表示）。

（4）若相同条件下，向上述容器中分别通入x mol SO₂ (g)、y mol O₂ (g)、z mol SO₃ (g)，欲使达到新平衡时容器内气体压强仍为起始压强的5/6。

①x、y、z必须满足的关系是                   、                   ；

②欲使起始时反应表现为向正反应方向进行，则x的取值范围是                   。

（5）将上述容器改为恒压容器（反应前体积相同），起始时加入2 mol SO₂和1 mol O₂，T ℃时充分反应达平衡后，放出热量为d kJ，则d             b（填“>”“=”或“<”）。

Answer

（1）0.025mol·L-1·S-1；4（2）＞；＜（3）a＝b+c（4）x+z＝2 、y+z/2＝1；1＜x≤2（5）＞

【解析】

试题分析：已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=－a kJ/mol (a>0)，在一个装有催化剂的2L的密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2，在T ℃时充分反应，10s后达平衡状态，测得容器内气体压强为起始压强的5/6，放出热量为b kJ。

（1） 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

起始浓度（mol/L） 1 0.5 0

转化浓度（mol/L） 2x x 2x

平衡浓度（mol/L）1－2x 0.5－x 2x

10s后达平衡状态，测得容器内气体压强为起始压强的5/6

则

解得x＝0.25

所以10s内该反应的平均速率v(O2)＝0.25mol/L÷10s＝0.025 mol·L-1·S-1；

平衡常数K＝。

（2）由于是可逆反应，转化率达不到100%，则a＞b；已知T1 ℃时，该反应的平衡常数K＝16，这说明平衡向正反应方向进行，由于正反应是放热反应，降低温度平衡常数增大，由此可推知, T1＜T。

（3）若在原来的容器中，只加入2 mol SO3，T℃时充分反应达平衡后，吸收热量为c kJ，由于平衡等效，则二氧化硫和三氧化硫的转化率之和等于1，所以a＝b+c。

（4）①若相同条件下，向上述容器中分别通入x mol SO2 (g)、y mol O2 (g)、z mol SO3 (g)，欲使达到新平衡时容器内气体压强仍为起始压强的5/6，即满足平衡等效，则zmol三氧化硫完全转化为二氧化硫和氧气的物质的量是zmol和0.5zmol，所以x、y、z必须满足的关系是x+z＝2、y+z/2＝1；

②根据（1）中计算可知平衡时二氧化硫的物质的量是1mol，所以欲使起始时反应表现为向正反应方向进行，则x的取值范围是1＜x≤2。

（5）将上述容器改为恒压容器（反应前体积相同），起始时加入2 mol SO2和1 mol O2，T ℃时充分反应达平衡后，放出热量为d kJ，由于正反应是体积减小的，压强也是减小的，所以如果保持恒压，则有利于平衡向正反应方向进行，因此放出的热量会增加，则d＞b。

【考点定位】本题主要是考查反应速率、平衡常数计算、外界条件对平衡状态的影响及等效平衡应用

【名师点晴】该题的难点是等效平衡的理解和应用。有关等效平衡需要重点掌握以下知识点：所谓等效平衡是指外界条件相同时，同一可逆反应只要起始浓度相当，无论经过何种途径，都可以达到相同的平衡状态。等效平衡的判断及处理一般步骤是：进行等效转化——边倒法，即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量，与题干所给起始投料情况比较。等效平衡一般有三种类型：I类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即△n≠0的体系）：等效转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。II类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即△n＝0的体系）：等效转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。III类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。解答该类型试题的关键是分清类别，用相应的方法求解即可。