Question

一定温度下，在2 L的密闭容器中充入0.4 mol SO₂和0.2 mol O₂，发生反应：2 SO₂（g）＋O₂（g） 2 SO₃（g） ΔH < 0，n（O₂）随时间的变化关系如图实线所示：

（1）该温度下反应的平衡常数K为________，升高温度K值将________（填增大、不变或减小，下同）。

（2）若温度不变，在容器中再加1 mol O₂，重新达到平衡，则SO₂的平衡浓度将        ，氧气的转化率将          ，SO₃的体积分数将             。

（3）仅改变某一实验条件再进行两次实验，测得O₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线I改变的实验条件是          ，曲线II改变的实验条件是              。

Answer

（1）20 减小

（2）减小 降低 减小

（3）升高温度 增大压强

【解析】

试题分析：（1）由题意和图中实线可知，SO2、O2的起始浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L，O2的平衡浓度分别为0.05mol/L，由2 SO2（g）＋O2（g） 2 SO3（g）可知，SO2（g）、O2（g）、SO3（g）的平衡浓度分别为0.1mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L，该温度下反应的平衡常数K = = = 20 L•mol-1；2 SO2（g）＋O2（g） 2 SO3（g）的正反应是ΔH < 0的放热反应，升温导致平衡向吸热方向或逆反应方向移动，则平衡常数K减小；（2）若温度不变，在容器中再加1 mol O2，增大氧气浓度，平衡向正反应方向移动，则重新达到平衡，则SO2的平衡浓度将减小；氧气的转化率将减小，虽然其变化浓度增大，但c（O2）起始与c（O2）加入之和增大的程度更大，由可知，氧气的平衡转化率降低；原平衡时，SO3的体积分数==40%；若温度不变，在容器中再加1 mol O2，平衡右移，设氧气的变化浓度为xmol/L，重新达到平衡时，SO2（g）、O2（g）、SO3（g）的平衡浓度分别为（0.1－2x）mol/L、（0.65－x）mol/L、（0.1+2x）mol/L，SO3的体积分数=，由于正反应不能进行到底，则SO3的体积分数介于=11.8%和=25%之间，则SO3的体积分数比原平衡时减小；（3）从实线到虚线中的曲线I，达到平衡的时间缩短且氧气的平衡浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动且反应速率加快，由于2 SO2（g）＋O2（g） 2 SO3（g）的正反应是ΔH < 0的放热反应，因此采取的措施是升高温度；从实线到虚线中的曲线II，达到平衡的时间缩短且氧气的平衡浓度减小，说明平衡向正反应方向移动且反应速率加快，由于2 SO2（g）＋O2（g） 2 SO3（g）的正反应是气体体积减小的方向，因此采取的措施是增大压强或缩小容器的容积。

考点：本题外界条件对化学平衡和化学平衡常数、平衡浓度、平衡转化率的影响规律。

【名师点晴】《高考考纲》明确要求：理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学反应速率和化学平衡的影响。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。化学反应速率这一部分主要考查化学反应速率的概念及表示方法、影响化学反应速率的影响因素、化学反应速率的大小比较和化学反应速率的有关图像。化学平衡是重要的化学基本理论，是中学化学的重点和难点，也是考查学生能力的重要载体，是高考历久不衰的热点。化学平衡是包含溶解平衡、电离平衡、水解平衡等的一个平衡理论体系，而化学平衡则是这一体系的核心，是分析其他平衡移动的基础。化学平衡常数则是新课标地区的高考命题热点，并且试题的综合性强、能力要求高。解答时注意利用好放大缩小思想：该方法适用于起始投入物质的物质的量之间存在一定的倍数关系。它指的是将反应容器的体积扩大一定的倍数，使起始物质的浓度相同，则在一定条件下，可建立相同的平衡态。然后在此基础上进行压缩，使其还原为原来的浓度。分析在压缩过程中，平衡如何移动，再依据勒夏特列原理，分析相关量的变化情况。