Question

運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究二氧化硫的催化氧化反應(yīng)有重要意義．

（1）硫酸生產(chǎn)中，SO₂催化氧化生成SO₃：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），混合體系中SO₃的百分含量和溫度的關(guān)系如圖1示（曲線(xiàn)上任何一點(diǎn)都表示平衡狀態(tài)）．根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題：
①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的△H

＞

0（填“＞”或“＜”）；
若在恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，平衡

向逆方向

移動(dòng)（填“向逆方向”、“向正方向”或“不”）．
②若溫度為T(mén)₁、T₂，反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K₁，K₂，則K₁

＞

K₂；
反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D時(shí)，v（正）

＞

 v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）如圖2所示，當(dāng)關(guān)閉K時(shí)，向A中充入2mol SO₂、1mol O₂，向B中充入4mol SO₂、2mol O₂，起始時(shí)，V（A）=V（B）=a L．在相同溫度和有催化劑存在的條件下，兩容器中發(fā)生下列反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）達(dá)到平衡（Ⅰ）時(shí)，V（B）=0.7a L．請(qǐng)回答：
①B中X的轉(zhuǎn)化率α（SO₂）_B為

0.9

；
②A中SO₂和B中O₂的物質(zhì)的量比較：n（SO₂）_A

＞

n（O₂）_B（選填：“＞”、“＜”或“=”）；
③打開(kāi)K，過(guò)一段時(shí)間重新達(dá)到平衡（圖 2）時(shí)，B的體積為

0.05a L

（用含a的代數(shù)式表示，連通管中氣體體積忽略不計(jì)．）

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)圖象可知溫度越高，混合體系中SO₃的百分含量越小，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行分析；
根據(jù)恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應(yīng)增大，等效為降低壓強(qiáng)判斷移動(dòng)方向；
②根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響判斷平衡常數(shù)大��；D狀態(tài)未達(dá)平衡，混合體系中SO₃的百分含量小于平衡時(shí)的含量判斷；
（2）①根據(jù)B中恒溫恒壓下，物質(zhì)的量之比等于體積之比，設(shè)出B轉(zhuǎn)化率為x，根據(jù)三段式列式計(jì)算；
②根據(jù)等效平衡及壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響分析；
③打開(kāi)K，相當(dāng)于A在恒壓下反應(yīng)，與B為等效平衡，體積比等壓物質(zhì)的量之比，據(jù)此計(jì)算出容器容積．

解答：解：（1）①由圖可知，溫度越高，混合體系中SO₃的百分含量越小，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，即向左移動(dòng)，升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，即該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應(yīng)增大，反應(yīng)混合物各組分的濃度降低，等效為降低壓強(qiáng)，壓強(qiáng)降低平衡向體積增大方向移動(dòng)，即向逆方向移動(dòng)．
故答案為：＜；向逆方向；
②溫度升高，平衡向吸熱方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)移動(dòng)，K值減小，K₁＞K₂；由于D狀態(tài)未達(dá)平衡，混合體系中SO₃的百分含量小于平衡時(shí)的，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，所以v_正＞v_逆，
故答案為：＞；＞；
（2）①設(shè)B中二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為x，
        根據(jù)反應(yīng)方程式：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
反應(yīng)前（mol）             4        2        0
轉(zhuǎn)化（mol）               4x      2x       4x
平衡（mol）              4-4x    2-2x       4x
達(dá)到平衡時(shí)，V（B）=0.7a L，恒溫恒壓條件下，容器的體積之比等于混合氣體的物質(zhì)的量之比，即（4mol+2mol）：（4-4x+2-2x+4x）mol=a：0.7a，
解得：x=0.9，
故答案為：0.9；
②B在恒溫恒壓下，加入4mol SO₂、2mol O₂反應(yīng)與加入2mol SO₂、1mol O₂反應(yīng)等效，其中n（O₂）=0.5n（SO₂）；
假如有裝置C，向裝置C加入2mol SO₂、1mol O₂反應(yīng)，壓強(qiáng)與B等壓且恒溫恒壓條件下，達(dá)到平衡時(shí)與B為等效平衡，則一定滿(mǎn)足n（SO₂）_B=2n（SO₂）_C=2n（O₂）_B，
由于A容積恒定，反應(yīng)體系的壓強(qiáng)小于C的壓強(qiáng)，相當(dāng)于減小了壓強(qiáng)，平衡向著逆向移動(dòng)，A中二氧化硫轉(zhuǎn)化率小于C的，反應(yīng)后達(dá)到平衡時(shí)n（SO₂）_A＞n（SO₂）_C，由于n（SO₂）_C=n（O₂）_B，所以n（SO₂）_A＞n（SO₂）_C=n（O₂）_B，即n（SO₂）_A＞n（O₂）_B，
故答案為：＞；
③打開(kāi)K，過(guò)一段時(shí)間重新達(dá)到平衡（圖 2）時(shí)，與B反應(yīng)為等效平衡，相當(dāng)于加入了6mol二氧化硫和3mol氧氣，同溫同壓下，根據(jù)物質(zhì)的量與體積成正比，達(dá)到平衡時(shí)總體積為：0.7a×

9mol

6mol

=1.05a，所以B的體積為1.05a-a=0.05a，
故答案為：0.05a．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)的含義、化學(xué)平衡的影響等知識(shí)，題目難度較大，注意等效平衡的應(yīng)用，（3）②③有一定的難度，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用知識(shí)的能力．