Question

已知体积为2L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同答下列问题

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

（2）下面的叙述可作为判断（1）中可逆反应达到平衡状态依据的是（填序号）___________。

①混合气体的密度不变          ②混合气体的平均相对分子质量不变

③ v_正（SO₂）=2v_正（O₂）        ④各气体的浓度都不再发生变化

（3）图1表示该反应的速率（v）随时间（t）的变化的关系．则下列不同时间段中，SO₃ 的百分含量最高的是（    ）

A、t₂→t₃        B、t₀→t₁           C、t₅→t₆         D、t₃→t₄

据图分析：你认为t₃时改变的外界条件可能是__________；

（4）图2中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4mol SO₃（g），关闭K，向B容器中充入2mol SO₃（g），两容器分别发生反应．已知起始时容器A和B的体积均为aL。试回答：

①反应达到平衡时容器B的体积为1.2a 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）0.04mol/(L·s) （2）②④

（3）B 加入催化剂 （4）40% 2.6a

【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，则（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） ①反应前后气体的质量和容器容积均不变，则混合气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，错误；②混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量不变，但物质的量是变化的，因此混合气体的平均相对分子质量不变可以说明反应达到平衡状态，正确；③ v正（SO2）=2v正（O2）均表示正反应方向速率，不能说明反应达到平衡状态，错误；④各气体的浓度都不再发生变化说明反应达到平衡状态，正确，答案选②④。

（3）根据图像可知反应一直向逆反应方向进行（t3→t4平衡不移动，说明改变的条件应该是使用了催化剂），所以SO3 的百分含量最高的是t0→t1，答案选B。

（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%；

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；

考点：考查平衡状态判断、有关计算及外界条件对平衡状态的影响等