Question

研究NO₂、SO₂ 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

I.已知：NO₂（g）+SO₂（g） SO₃（g）+NO（g）

（1）一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1:2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．混合气体颜色保持不变

c．SO₂和NO₂的体积比保持不变       d．每消耗1 mol SO₃的同时生成1 molNO₂

e.气体密度保持不变

（2）若保持体积不变，升高温度，体系颜色加深，则说明该反应的∆H________0（填”>””<”或”=”）

II.对于反应2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）；ΔH＝-196.6kJ/mol。

在一定温度下，向一个容积不变的容器中，通入3mol SO₂和2mol O₂及固体催化剂，使之反应。平衡时容器内气体压强为起始时的90％。此时

（3）加入3mol SO₂和2mol O₂发生反应，达到平衡时，放出的热量为            。

（4）保持同一温度，在相同的容器中，将起始物质的量改为amol SO₂、bmol O₂、cmol SO₃（g）及固体催化剂，欲使起始时反应表现为向正反应方向进行，且平衡时SO₃的体积分数为2/9，a的取值范围是             。

（5）保持同一温度，在相同容器中，将起始物质的量改为3mol SO₂、6mol O₂、3mol SO₃（g）及固体催化剂，则平衡_________移动。（填“正向、不、逆向或无法确定是否”）

（6）某SO₂（g）和O₂（g）体系，时间t₁达到平衡后，改变某一外界条件，反应速率v与时间t的关系如图2所示，若不改变SO₂（g）和O₂（g）的量，则图中t₄时引起平衡移动的条件可能是__________；图中表示平衡混合物中SO₃的含量最高的一段时间是____________。

（7）各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示：

t1～t2	t3～t4	t5～t6	t6～t7
K1	K2	K3	K4

K₁、K₂、K₃、K₄之间的关系为__________________。

Answer

（1）bc；（2）<；（3）98.3kJ；

（4）2＜a≤3（5）不；

（6）升温；t3-t4（7）k1=k2>k3=k4

【解析】

试题分析：I.（1） a．无论是否达到平衡，体系压强都保持不变，不能用于判断是否达到平衡状态，故a错误；b．混合气体颜色保持不变，说明浓度不变，达到平衡状态，故b正确；c．开始时NO2与SO2的体积比1:2，随着反应的进行，NO2与SO2的体积比发生变化，当SO2和NO2的体积比保持不变时，说明达到了平衡状态，故c正确；d．物质的量之比等于化学计量数之比，则每消耗1mol SO3的同时生成1molNO2，不能判断是否达到平衡状态，故d错误；e.该反应的反应物和生成物全部为气体，容器内气体的质量始终不变，容器的体积不变，则气体密度始终保持不变，不能用于判断是否达到平衡状态，故e错误；故选bc；

（2）若保持体积不变，升高温度，体系颜色加深，说明平衡逆向移动，说明该反应的正反应为放热反应，∆H＜0，故答案为：＜；

II. （3）由题意气体压强为起使时的90%，则反应后总的物质的量为起使时的90%，平衡时总物质的量为（3mol+2mol）×90%=4.5mol，则平衡时各组成物质的量变化为：

2SO2+O22SO3 物质的量减少△n

2 1 2 1

1mol 0.5mol 1mol （3mol+2mol）-4.5mol=0.5mol

此时放出的热量为196.6KJ×=98.3KJ，故答案为：98.3；

（2）原平衡时SO3的体积分数为=，将起始物质的量改为amol SO2、bmol O2、cmol SO3（g）及固体催化剂，平衡时SO3的体积分数为，则与原平衡为等效平衡，则a+c=3 b+0.5c=2，由（1）计算可知，平衡时二氧化硫的物质的量为3mol-1mol=2mol，欲使起始时反应表现为向正反应方向进行，则2＜a≤3，故答案为：2＜a≤3；

（3）由题意气体压强为起使时的90%，则反应后总的物质的量为起使时的90%，平衡时总物质的量为（3mol+2mol）×90%=4.5mol，则平衡时各组成物质的量变化为：

2SO2+O22SO3

开始（mol）：3 2 0

变化（mol）：1 0.5 1

平衡（mol）：2 1.5 1

假定体积为VL，则k==，将起始物质的量改为3mol SO2、6mol O2、3mol SO3（g）及固体催化剂，此时的浓度商Qc==，等于平衡常数，处于平衡状态，平衡不移动，故答案为：不；

（6） t2～t3段正逆速率都加快，且v（正）＞v（逆），平衡正向移动，t4～t5段正逆速率都加快，且v（正）＜v（逆），平衡逆向移动，该反应为体积减小的放热反应，若升高温度，平衡逆向移动，若增大压强，平衡正向移动，故t2～t3段为增大压强，t4～t5段为升高温度；t2～t3段为增大压强后，平衡正向移动，SO3的含量升高，至t3～t4平衡时含量达最高，故答案为：升高温度；t3～t4 ；

（7）根据上述分析，t2～t3段为增大压强，t4～t5段为升高温度，t6～t7段为为加入催化剂，平衡常数K只与温度有关，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K减小，因此k1=k2>k3=k4，故答案为：k1=k2>k3=k4。

考点：考查了化学平衡的计算、化学平衡的影响因素、化学平衡状态的判断等相关知识。