Question

接觸法制硫酸工藝中，其主反應(yīng)在450℃并有催化劑存在下進行：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H=-190KJ/mol
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式是

K=

[SO3]

[SO2]2[O2]

2

，該反應(yīng)450℃時的平衡常數(shù)

大于

 500℃時的平衡常數(shù)（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（2）說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)是

bde

．
a． V（O₂）_正=2V（SO₃）_逆                　　b．ひ（SO₂）_正?ひ（O₂）_逆=2：1
c．容器中氣體的密度不隨時間而變化 　　      d．容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化
e．容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化
（3）在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20mol SO₂和0.10molO₂，半分鐘后達到平衡，測得容器中含SO₃0.18mol，則V（O₂）=

0.036

mol．L^-1．min^-1：若繼續(xù)通入0.30mol SO₂和0.15mol O₂，則平衡

向正反應(yīng)方向

移動（填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”），再次達到平衡后，

0.36

mol＜n（SO₃）＜

0.50

mol．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的書寫方法：K=生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積來書寫，結(jié)合溫度對平衡的影響來分析K的變化情況；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的標志：正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，平衡混合物中各組成成分的含量不變來判斷；
a． V（O₂）_正=V（SO₃）逆表明反應(yīng)得到平衡狀態(tài)；
b．化學(xué)平衡狀態(tài)的標志：正逆反應(yīng)速率相等；
c．容器中氣體的密度=

m

V

，根據(jù)分子和分母是否變化來回答；
d．容器中氣體的分子總數(shù)（物質(zhì)的量）不隨時間而變化是平衡狀態(tài)的標志；
e．容器中氣體的平均分子量=

氣體總質(zhì)量

氣體總物質(zhì)的量

，根據(jù)分子和分母是否變化來回答．

解答：解：（1）化學(xué)平衡常數(shù)K=生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，即K=

[SO3]

[SO2]2[O2]

2，對于放熱反應(yīng)，升高溫度，K減小，故答案為：K=

[SO3]

[SO2]2[O2]

2；大于；
（2）a． 化學(xué)方程式的系數(shù)之比等于化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比，V（O₂）_正=V（SO₃）_逆，均為正反應(yīng)速率，不能判斷是否達到平衡明反應(yīng)得到平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．ひ（SO₂）_正?ひ（O₂）_逆=2：1，表明正逆反應(yīng)速率相等是平衡狀態(tài)，故b正確；
c．容器中氣體的密度=

m

V

，反應(yīng)前后質(zhì)量守恒，反應(yīng)在體積不變的容器中進行，所以氣體的密度始終不變，故c錯誤；
d．該反應(yīng)為氣體的分子總數(shù)減少的反應(yīng)，當容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化時，平衡混合物中各組成成分含量不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故d正確；
e．容器中氣體的平均分子量=

氣體總質(zhì)量

氣體總物質(zhì)的量

，反應(yīng)前后質(zhì)量守恒，反應(yīng)是一個氣體物質(zhì)的量變化的反應(yīng)，所以當容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化時是平衡狀態(tài)，故e正確．
故選bde；
（3）當生成0.18molSO₃時，參加反應(yīng)的氧氣的物質(zhì)的量為x，
2SO₂+O₂

五氧化二釩

△

2SO₃
     1          2
     x         0.18mol

1

2

=

x

0.18

解得x=0.09mol，
v（O₂）=

0.09mol

5L?0.5min

=0.036mol?L^-1?min^-1；
繼續(xù)通入0.30molSO₂和0.15molO₂，容器內(nèi)壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應(yīng)方向移動；
用極限法求出n（SO₃）的范圍，假設(shè)平衡不移動，此時n（SO₃）=0.18×2=0.36mol，假設(shè)0.50molSO₂完全生成SO₃，根據(jù)化學(xué)方程式2SO₂+O₂?2SO₃可知n（SO₃）=0.5mol，所以再次達到平衡時，0.36mol＜n（SO₃）＜0.50mol，
故答案為：0.036；向正反應(yīng)方向；0.45；0.50．

點評：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡的影響因素等，知識面廣，應(yīng)加強平時知識的積累．