Question

二氧化硫是常用的化工原料，工業(yè)上常用它來制取硫酸．反應之一是：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6KJ/mol，回答下面的問題：
（1）反應在恒溫、恒壓下的容積可變的密閉容器中進行，若開始時放入1mol O₂和2mol SO₂，到達平衡時生成1.2mol SO₃，則平衡時SO₂ 的轉(zhuǎn)化率為

60%

；若再向容器中放入2mol O₂和4mol SO₂，到達平衡后生成的SO₃物質(zhì)的量為

3.6

mol．
（2）某溫度下向體積為8L的密閉容器中通入SO₂和O₂發(fā)生反應，上述反應過程中SO₂、O₂、SO₃物質(zhì)的量變化如下圖所示，回答下列問題：
①反應處于平衡狀態(tài)的時間段是

15-20

、

25-30

②該溫度下此反應的平衡常數(shù)是

6.25

．
③反應進行至20min時，曲線發(fā)生變化的原因可能是

增大了氧氣的濃度

（用文字表達）．
（3）某溫度下該反應的平衡常數(shù)K=532.4，若反應進行到一定時間時混合體系中各物質(zhì)的濃度如下：c（SO₂）=0.06mol/L；c（O₂）=0.40mol/L； c（SO₃）=2.00mol/L則該體系中反應進行的方向是：

向逆反應方向進行

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)到達平衡時生成1.2molSO₃，計算出消耗的二氧化硫的物質(zhì)的量，再計算出二氧化硫的轉(zhuǎn)化率；由于恒壓條件下，兩個反應為等效平衡；
（2）①反應混合物各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變化，說明反應處于平衡狀態(tài)；
②根據(jù)可逆反應2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g）的平衡常數(shù)表達式及圖中數(shù)據(jù)計算出平衡常數(shù)；
③由圖可知，反應進行至20min時，平衡向正反應移動，瞬間只有氧氣的濃度增大；
（3）計算出該溫度下的濃度商，然后與平衡常數(shù)比較，再判斷反應方向．

解答：解：（1）根據(jù)反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），
                 2mol           2mol
               1.2mol          1.2mol
消耗的二氧化硫物質(zhì)的量為：1.2mol，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為：

1.2mol

2mol

×100%=60%；
由于反應在反應在恒溫、恒壓下進行，所以兩個反應為等效平衡，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率相同，所以再向容器中放入2mol O₂和4mol SO₂，到達平衡后生成的SO₃物質(zhì)的量為3.6mol，
故答案為：60%；3.6；
（2）①反應混合物各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變化，說明反應處于平衡狀態(tài)，由圖可知在15-20min和25-30min出現(xiàn)平臺，各組分的物質(zhì)的量不變，反應處于平衡狀態(tài)，
故答案為：15-20、25-30；
②由圖示可知，達到平衡時，二氧化硫物質(zhì)的量為0.16mol，氧氣物質(zhì)的量為0.08mol，三氧化硫物質(zhì)的量為0.04mol，
所以c（SO₂）=

0.16mol

8L

=0.02mol/L，c（O₂）=

0.08mol

8L

=0.01mol/L，c（SO₃）=

0.04mol

8L

=0.005mol/L，
反應2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g）的平衡常數(shù)K=

0.0052

0.022×0.01

=

25

4

=6.25，
故答案為：6.25；
③由圖可知，反應進行至20min時，平衡向正反應移動，瞬間只有氧氣的濃度增大，應是增大了氧氣的濃度，
故答案為：增大了氧氣的濃度；
（3）濃度商為：

(2.00)2

(0.06)2×(0.4)

=2777.8＞K=532.4，所以平衡向著逆向移動，故答案為：向逆反應方向進行．

點評：本題考查平衡常數(shù)、平衡移動、化學平衡圖象等，難度中等，圖象問題解題步驟：（1）看懂圖象：①看面（即弄清縱坐標與橫坐標的意義）；②看線（即弄清線的走向和變化趨勢）；③看點（即弄清起點、拐點、交點、終點的意義）；④看是否要作輔助線（如等溫線、等壓線）；⑤看定量圖象中有關量的多少．（2）聯(lián)想規(guī)律：聯(lián)想外界條件的改變對化學反應速率和化學平衡的影響規(guī)律．