Question

一定温度下，将SO₂和O₂及固体催化剂充入某恒容密闭容器中，发生反应：2SO₂(g)+ O₂(g)2SO₃(g)，反应过程中的能量变化如图1所示，某反应物和生成物的浓度随时间的变化如图2所示。

       

(1)该反应是反应______(填“放热”或“吸热”)，判断依据是_________。

(2)图2中表示上述反应达到平衡的点是______(填字母)。

(3)曲线表示的物质是______(填化学式)，从反应开始至反应达到平衡，该物质的化学反应速率为______ mol/(L·min)。

(4)下列叙述能表明上述反应已经达到平衡的是______(填字母)。

a．SO₂的物质的量浓度保持不变             b．混合气体的密度保持不变

c．反应体系中氧原子的物质的量保持不变    d．O₂的体积分数保持不变

(5)写出能加快上述反应的化学反应速率的一种措施：_________。

Answer

放热 反应物的总能量比生成物的总能量高 CD SO2 0.02 ad 使用催化剂(或升高温度或增大压强或增大反应物的浓度等)

【解析】

(1)根据反应物、生成物的总能量的相对多少判断反应是放热反应还是吸热反应；

(2)根据平衡状态的特征分析判断平衡点；

(3)反应发生时，反应物浓度会降低，生成物浓度增加，根据物质反应时物质浓度改变比等于方程式中相应物质的计量数的比判断相应的物质，利用v=计算反应速率；

(4)结合反应特点，根据平衡状态特征判断平衡状态；

(5)根据化学反应速率影响因素分析解答。

(1)根据图示可知：反应物的总能量比生成物的总能量高，因此发生反应时，会释放能量，因此该反应是放热反应；

(2)可逆反应达到平衡状态时，任何一种物质的浓度不再发生变化。根据图示可知，图中C、D两点的浓度不随时间的改变而改变，说明C、D两点反应处于平衡状态；

(3)根据图示可知曲线I中物质浓度逐渐减小，其应该是表示反应物；曲线II中物质浓度增加，则曲线II表示生成物SO3的浓度变化。从反应开始至10 min达到平衡状态时，反应物浓度减小值为△c(反应物)=(0.3-0.1)mol/L=0.2 mol/L；SO3浓度改变值为△c(SO3)=(0.2-0) mol/L=0.2 mol/L；△c(反应物)=△c(SO3)，说明在化学方程式中该反应物与SO3的计量数相等，因此曲线I表示的是SO2的浓度与时间变化；用SO2浓度变化表示反应速率为v(SO2)==0.02 mol/(L·min)；

(4) a．反应从正反应方向开始，随着反应的进行，SO2的浓度不断减小，当SO2的物质的量浓度保持不变时，反应达到了平衡状态，a符合题意；

b．反应混合物都是气体，气体的质量不变；反应在恒容密闭容器中进行，气体的体积不变，则混合气体的密度始终保持不变，因此不能据此判断反应是否处于平衡状态，b不符合题意；

c．任何化学反应都符合质量守恒定律，即反应前后各种元素的原子个数相等，与可逆反应是否达到平衡状态无关，因此不能据此判断反应是否处于平衡状态，c不符合题意；

d．O2的体积分数保持不变，则O2的物质的量不变，其浓度不变，反应处于平衡状态，d符合题意；

故合理选项是ad；

(5)可以通过增大压强、或增大SO2或O2的浓度、升高温度、使用合适催化剂等加快反应速率。