Question

催化氧化反应：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）   △H＜0。在体积可变的密闭容器中，维持压强为1.01×10⁵Pa，充入2molSO₂和一定量的O₂，SO₂的平衡转化率α（SO₂）随O₂物质的量n（O₂）的变化关系如图1所示：

已知反应aA(g)+bB(g)gG(g)+hH(g)的标准平衡常数K^θ=，其中P^θ=1.01×10⁵Pa，P_G，P_H，P_A，P_B分别表示G，H，A，B的分压，P(分压)=P(总压)×物质的量分数。

（1）在绝热恒容的密闭容器中，能表明反应2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）已达到平衡状态的是___。

A.v（SO₂）=2v（O₂）

B.当容器内温度不再变化时

C.各组分的物质的量相等

D.容器内气体密度不变

E.混合气体的平均相对分子质量不变

（2）在1000℃时随着O₂物质的量的增大，但SO₂平衡转化率升高缓慢，其原因是___。

（3）求图1中a点的标准平衡常数K^θ=___。在a点达到平衡后，若保持温度、压强不变，再向体系中充入SO₂(g)，O₂(g)，SO₃(g)各0.2mol时，此时v(正)___v(逆)（填“<”“>”或“=”）。

（4）若在相同的恒容密闭容器中充入O₂和SO₂各2mol，在不同温度下达到平衡，反应体系总压强随时间变化如图2所示，则达到平衡状态b和c时，SO₃体积分数较大的是___（填“b”或“c”），原因是___。

Answer

BE 1000℃时，该反应平衡常数很小，SO2平衡转化率的变化很小 176 > c 起始b压强大于c说明b温度高于c，该反应是放热反应，温度越低平衡时SO3的体积分数越大

【解析】

（1）根据平衡状态的本质及特征分析解答；

（2）根据温度对平衡常数及平衡移动方向的影响分析解答；

（3）根据题给信息中平衡常数的表达式计算平衡常数，判断平衡移动方向；

（4）实验b到达平衡时总压强变大，说明平衡逆向移动，而化学反应速率变大，考虑到该反应是放热反应，可能是升高温度所导致。

（1）A. v（SO2）=2v（O2）并未体现正反应速率与逆反应速率的相对大小，不能说明反应已经达到平衡，故A不选；

B. 该容器为绝热容器，当容器内温度不再变化时，说明正反应速率等于逆反应速率，能说明反应已经达到平衡，故B选；

C. 各组分的物质的量相等不能说明各组分的浓度不再变化，也就不能说明反应达到平衡，故C不选；

D. 容器体积不变，且反应前后气体质量不变，所以容器内气体密度始终不变，不能说明反应达到平衡，故D不选；

E. 反应前后气体总质量不变，反应前后气体的总物质的量不相等，则混合气体的平均相对分子质量不变时，说明各组分的浓度不变，能说明反应已经达到平衡，故E选，故答案为：BE；

（2）2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）△H＜0，温度达到1000℃时该反应的平衡常数很小，使二氧化硫的平衡转化率小，在1000℃时，恒压条件下，充入氧气，c（SO2）和c（SO3）等倍数减小，c（O2）增大，Qc=＜K，平衡正向移动，二氧化硫的平衡转化率增大，但变化很小，故答案为：1000℃时，该反应平衡常数很小，SO2平衡转化率的变化很小；

（3）a点达到平衡时，SO2的物质的量为2mol×(1-80%)=0.4mol，则

SO2，O2，SO3的分压分别为：1.01×105Pa×=1.01×105Pa×、1.01×105Pa×、1.01×105Pa×，则Kθ==176；再向体系中充入SO2(g)，O2(g)，SO3(g)各0.2mol时，SO2，O2，SO3的分压分别为：1.01×105Pa×=1.01×105Pa×、1.01×105Pa×、1.01×105Pa×，Qp==63＜Kθ，平衡向正向移动，v(正) >v(逆)，故答案为：176；>；

（4）如图所示，达到平衡状态b和c时，SO3体积分数较大的是c；原因是起始b压强大于c说明b温度高于c，该反应是放热反应，温度越低平衡时SO3的体积分数越大，故答案为：c；起始b压强大于c说明b温度高于c，该反应是放热反应，温度越低平衡时SO3的体积分数越大。