Question

一氧化碳和二氧化硫是用途广泛的化工基础原料。

（1）已知：C（s）＋O₂（g）＝CO₂（g）   △H₁＝– 393.5 kJ·mol ^{– 1}

C（s）＋CO₂（g）＝2CO（g）   △H₂＝＋172.5 kJ·mol ^{– 1}

S（s）＋O₂（g）＝SO₂（g）   △H₃＝– 296.0 kJ·mol ^{– 1}

已知某反应的平衡常数，据以上信息，请写出该反应的热化学反应方程式：________________。

（2）工业上用一氧化碳制取氢气的反应为：CO（g）＋H₂O（g） CO₂（g）＋H₂（g），已知420℃时，该反应的化学平衡常数为9.0。如果反应开始时，在2 L的密闭容器中充入CO和H₂O的物质的量都是0.60 mol，5 min末达到平衡，则此时CO的转化率为______，H₂的化学反应速率为_____。

（3）工业利用反应2SO₂（g）＋O₂（g） 2SO₃（g）制硫酸，一定条件下，将1molSO₂与2molO₂置于恒容密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是______

a 体系压强保持不变

b 混合气体密度保持不变

c SO₂和O₂的物质的量保持不变

d 每消耗1 mol SO₃的同时，生成0.5 mol O₂

Answer

SO2（g）＋2CO（g） 2CO2（g）＋S（s） △H＝－270kJ·mol-1； 75% 0.045mol·L-1·min-1 a、c

【解析】

(1)已知某反应的平衡常数，则该反应的方程式为SO2(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+S(s)，根据盖斯定律结合已知方程式计算反应热；
(2)根据所给反应的平衡常数，利用三段式法计算浓度变化值结合公式计算；
(3)学反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，且不等于0，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化，以此进行判断；

(1)已知某反应的平衡常数，则该反应的方程式为SO2(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+S(s)，

①C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ•mol -1
②C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ•mol -1
③S(s)+O2(g)=SO2(g)△H3=-296.0kJ•mol -1，
由盖斯定律①-②-③可得SO2(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+S(s) △H=-270kJ•mol-1；
故答案为：SO2(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+S(s) △H=-270kJ•mol-1；

(2)设参加反应的CO的浓度为x

，解得x=0.225mol/L，所以CO的转化率α(CO)=

×100%=75%，氢气反应速率v(H2)==0.045mol/(L•min)，故答案为：75%；0.045mol/(L•min)；

(3)a．反应前后气体的体积不等，故容器总压强随时间改变，当压强不再随着时间变化时，即达到化学平衡状态，故a正确；
b．总质量不变，体积不变，故混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故b错误；
c．起始SO2和O2的物质的量之比为1:2，而反应过程中按照2:1的比例进行反应，所以SO2和O2的物质的量之比不变时说明反应达到平衡，故c正确；
d．每消耗1mol SO3为逆反应速率，同时，生成0.5mol O2也为逆反应速率，任一时刻不同物质表示的同一方向速率之比等于计量数之比，故d错误；故答案为：ac；