Question

7．已知體積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），請根據化學反應的有關原理同答下列問題

（1）一定條件下，充入2mol SO₂（g）和2mol O₂（g），20s后，測得SO₂的體積百分含量為12.5%，則用SO₂表示該反應在這20s內的反應速率為0.04mol/（L•s）
（2）下面的敘述可作為判斷可逆反應達到平衡狀態(tài)依據的是（填序號）②④．
①混合氣體的密度不變          ②混合氣體的平均相對分子質量不變
③v_正（SO₂）=2v_正（O₂）        ④各氣體的濃度都不再發(fā)生變化
（3）圖1表示該反應的速率（v）隨時間（t）的變化的關系．則下列不同時間段中，SO₃的百分含量最高的是B
A、t₂→t₃          B、t₀→t₁           C、t₅→t₆ D、t₃→t₄
據圖分析：你認為t₃時改變的外界條件可能是加入催化劑；
（4）圖2中P是可自由平行滑動的活塞．在相同溫度時，向A容器中充入4mol SO₃（g），關閉K，向B容器中充入2mol SO₃（g），兩容器分別發(fā)生反應．已知起始時容器A和B的體積均為aL．試回答：
①反應達到平衡時容器B的體積為1.2a L，容器B中SO₃轉化率為40%
②若打開K，一段時間后重新達到平衡，容器B的體積為2.6aL（連通管中氣體體積忽略不計，且不考慮溫度的影響）．

Answer 1

分析 （1）一定條件下，充入2.0mol SO₂（g） 和2.0mol O₂（g），20s后達平衡，測得SO₃的體積分數為12.5%，則：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2        2       0
變化量（mol）：2x       x       2x
平衡量（mol）：2-2x     2-x     2x
故$\frac{2-2x}{4-x}$=12.5%，解得x=0.8，再根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（SO₂）；
（2）結合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判斷；
（3）t₀→t₁為原平衡，A、C中平衡逆向移動，D中平衡不移動，所以t₃時使用催化劑；
（4）根據恒溫恒壓條件下，氣體的物質的量之比等于容器的容積之比計算出消耗的三氧化硫的物質的量；根據等效平衡的知識判斷6mol三氧化硫達到平衡時容器的體積，然后計算出打開K后容器B的體積．

解答 解：（1）一定條件下，充入2.0mol SO₂（g） 和2.0mol O₂（g），20s后達平衡，測得SO₃的體積分數為12.5%，則：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2        2       0
變化量（mol）：2x       x       2x
平衡量（mol）：2-2x     2-x     2x
故$\frac{2-2x}{4-x}$=12.5%，解得x=0.8，
v（SO₂）=$\frac{\frac{0.8mol×2}{2L}}{20s}$=0.04mol/（L•s），
故答案為：0.04mol/（L•s）；      
（2）①m、V不變，則混合氣體的密度不變，不能判定平衡，故不選；          
②n為變量，則混合氣體的平均相對分子質量不變，可判定平衡，故選；
③v_正（SO₂）=2v_正（O₂），不能判斷正逆反應速率關系，不能判斷，故不選；        
④各氣體的濃度都不再發(fā)生變化，為平衡狀態(tài)，故選；
故答案為：②④；
（3）t₀→t₁為原平衡，A、C中平衡逆向移動，D中平衡不移動，則B中SO₃的百分含量最高，所以t₃時使用催化劑，故答案為：B；加入催化劑；
（4）①反應達到平衡時容器B的體積為1.2a L，B為恒壓條件下，容器的容積與氣體的物質的量成正比，說明達到平衡時氣體的物質的量為反應前的1.2倍，即平衡時混合氣體的物質的量為2.4mol，氣體物質的量之間了0.2mol，設反應消耗了三氧化硫nmol，則
 2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g）△n
  2          2       1       1mol
  n                        0.4mol
n=0.8mol，三氧化硫的轉化率為：$\frac{0.8mol}{2L}$×100%=40%，
故答案為：40%；
②若打開K，一段時間后重新達到平衡，在恒溫恒壓條件下，與向B中進入6mol三氧化硫達到的平衡為等效平衡，所以達到平衡時整個容器的容積為：$\frac{6mol}{2mol}$×1.2a=3.6a，所以容器B的體積為：3.6a-a=2.6a，
故答案為：2.6a．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握化學平衡三段法、轉化率及速率計算為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，注意圖象分析及平衡移動分析，題目難度不大．