Question

18．恒溫恒壓下，向5L的2個密閉容器中充入2molSO₂和1molO₂，發(fā)生反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，分別選擇催化劑Ⅰ、催化劑Ⅱ開始反應(yīng)，達到平衡狀態(tài)M，SO₂轉(zhuǎn)化率隨時間變化如圖1所示．

 （1）下列示意圖2正確且能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是CD
（2）使用催化劑Ⅰ時，反應(yīng)在10h內(nèi)的平均反應(yīng)速率：v（O₂）=0.008mol•（L•h）^-1達到平衡M時，比較兩個容器中的正反應(yīng)速率：催化劑Ⅰ＜ 催化劑Ⅱ（填“＞”或“＜”或“=”）．
（3）達到平衡M時，SO₂的體積分數(shù)是40%，平衡常數(shù)K=10．若升高溫度，K值會減小（填增大、減小、不變）
（4）上述可逆反應(yīng)達到平衡M后，將容器的體積固定，進行如下操作．
①若向容器中通入0.5molSO₂和0.5molSO₃，平衡將向逆向移動（填“正向”或“逆向”或“不移動”），達到平衡時得到O₂的濃度為amol/L．
②若向容器中通入0.4molSO₂和0.6molSO₃，達到平衡時得到O₂的濃度為bmol/L，則a＜ b（填“＞”或“＜”或“=”或“無法確定”）．

Answer 1

分析 （1）達平衡時正逆反應(yīng)速率相等，相關(guān)變量不隨時間的改變而變化；
（2）根據(jù)反應(yīng)在10小時內(nèi)二氧化硫的轉(zhuǎn)化率計算出消耗二氧化硫的物質(zhì)的量濃度，再計算出用二氧化硫表示的平均反應(yīng)速率，最后根據(jù)反應(yīng)速率與化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系計算出用氧氣表示的反應(yīng)速率，催化劑加快反應(yīng)速率，達到平衡所需時間短；
（3）分析圖象數(shù)據(jù)結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計算，體積分數(shù)=物質(zhì)的量的分數(shù)=$\frac{二氧化硫的物質(zhì)的量}{平衡混合氣體總物質(zhì)的量}$×100%，平衡常數(shù)等于平衡狀態(tài)生成物平衡濃度除以反應(yīng)物平衡濃度；正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若升高溫度，K值會減小；
（4）①若向容器中通入0.5molSO₂和0.5molSO₃，相當(dāng)于投1molSO₂和0.25molO₂，相當(dāng)于減少反應(yīng)物的量平衡逆向移動；
②若向容器中通入0.4molSO₂和0.6molSO₃，相當(dāng)于投1molSO₂和0.3molO₂，根據(jù)平衡移動的原理，可以當(dāng)作在①平衡的基礎(chǔ)上加0.05mol的氧氣，所以平衡移動的結(jié)果是向減弱這種改變的方向移動，但未抵消．

解答 解：（1）A、氣體的密度始終不變，故錯誤；
B、反應(yīng)熱始終不變，故錯誤；
C、用二氧化硫表示正反應(yīng)速率不變，說明二氧化硫的物質(zhì)的量濃度不變，反應(yīng)達平衡狀態(tài)，故正確；
D、氣體的平均相對分子量不變，說明氣體的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達平衡狀態(tài)，故正確；
故選：CD；         
（2）用催化劑I時，反應(yīng)在10小時內(nèi)二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為0.4，二氧化硫的濃度變化為：$\frac{2}{5}$mol•L^-1×0.4=0.16mol/L，則反應(yīng)在10小時內(nèi)二氧化硫的平均反應(yīng)速率為：v（SO₂）=$\frac{0.16mol/L}{10h}$=0.016mol•（L•h）^-1，則v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（SO₂）=0.008mol•（L•h）^-1，達到平衡M時催化劑I需要的時間長，則兩個容器中的正反應(yīng)速率催化劑I＜催化劑Ⅱ，
故答案為：0.008；＜；
（3）反應(yīng)為2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式，平衡時二氧化硫轉(zhuǎn)化率為50%，反應(yīng)的二氧化硫物質(zhì)的量=50%×2=1mol，
                         2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），
起始量（mol）       2               1                0
變化量（mol）       1              0.5              1
平衡量（mol）       1              0.5              1
二氧化硫的體積分數(shù)=$\frac{1}{2.5}$×100%=40%
平衡常數(shù)=$\frac{（\frac{1}{5}）^{2}}{（\frac{1}{5}）^{2}×\frac{0.5}{5}}$=10，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若升高溫度，K值會減�。还蚀鸢笧椋�40%、10、減��；
（4）①若向容器中通入0.5molSO₂和0.5molSO₃，相當(dāng)于投1molSO₂和0.25molO₂，相當(dāng)于減少反應(yīng)物的量平衡逆向移動，故答案為：逆向；
 ②若向容器中通入0.4molSO₂和0.6molSO₃，相當(dāng)于投1molSO₂和0.3molO₂，根據(jù)平衡移動的原理，可以當(dāng)作在①平衡的基礎(chǔ)上加0.05mol的氧氣，所以平衡移動的結(jié)果是向減弱這種改變的方向移動，但未抵消，所以平衡時②中的氧氣的量＞①中氧氣的量，故答案為：＜．

點評 本題考查了平衡狀態(tài)的判斷和化學(xué)平衡的計算應(yīng)用，平衡常數(shù)的計算應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．