Question

工業(yè)上制取三氧化硫反應(yīng)的熱化學方程式為：2SO₂（g）十O₂（g）?2SO₃（g）△H=-198kJ?mol^-1
（1）能夠說明在恒溫恒容條件下，上述反應(yīng)已經(jīng)達到化學平衡狀態(tài)的是    （填序號）．
A．每生成1mol SO₃的同時生成0.5mol O₂
B．容器中混合氣體的密度不變
C．SO₂、O₂、SO₃的物質(zhì)的量之比為2：1：2
D．容器中氣體總壓強不變
（2）400℃，1.01×10⁵Pa下，上述反應(yīng)中n（SO₃）和n（O₂）隨時間變化的關(guān)系如圖所示．下列敘述正確的是    （填序號）．
A．點a的正反應(yīng)速率比點b的大
B．點c處反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
C．點d和點e處的n（O₂）相同
D．500℃，1.01×10⁵Pa下，反應(yīng)達到平衡時，n（SO₃）比圖中e點的值大
（3）已知該反應(yīng)的K（400℃）=7200mol^-1?L．在400℃時，容積為1.0L的密閉容器中充入0.05mol SO₂（g）和0.03mol O₂（g），反應(yīng)一段時間后，有0.04mol SO₃生成．此時，該反應(yīng)    （填“是”、“否”或“無法判斷”）達到化學平衡狀態(tài)，理由是    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征分析，當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、質(zhì)量、體積分數(shù)以及百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，做題時要注意方程式前后氣體的化學計量數(shù)的關(guān)系；
（2）A、濃度越大反應(yīng)速率越快；
B．a(chǎn)、b、c三點未到達平衡狀態(tài)，反應(yīng)向正反應(yīng)進行；
C．d、e兩點處于平衡狀態(tài)，C（O₂）相等；
D．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，平衡時三氧化硫的物質(zhì)的量減小；
（3）根據(jù)濃度熵和平衡常數(shù)的關(guān)系來判斷反應(yīng)的方向；
解答：解：（1）A、每生成1mol SO₃的同時生成0.5mol O₂，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B、容器是恒容的，無論反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，混合物的質(zhì)量始終不變，容器的體積不變，導致密度始終不變，所以不是達到平衡狀態(tài)的標志，故B錯誤；
C、SO₂、O₂與SO₃的物質(zhì)的量之比為2：1：2，這與反應(yīng)的初始物質(zhì)的量以及反應(yīng)的轉(zhuǎn)化程度有關(guān)，不能確定是否達到平衡，故C錯誤；
D、該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積改變的化學反應(yīng)，當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，各物質(zhì)的量不變，導致容器中壓強不隨時間的變化而改變，故D正確；
故選：AD；
（2）A．反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)速率越快，故a點時刻的正反應(yīng)速率比b點時刻的大，故A正確；
B．a(chǎn)、b、c三點未到達平衡狀態(tài)，反應(yīng)向正反應(yīng)進行，故B錯誤；
C．d、e兩點處于平衡狀態(tài)，溫度相同，C（O₂）相等，n（O₂）相同，故C正確；
D．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，平衡時三氧化硫的物質(zhì)的量減小，故D錯誤；
故答案為：AC；
（3）2SO₂（g）十O₂（g）?2SO₃
起始（mol/L）        0.05    0.03        0 
反應(yīng)（mol/L）        0.04    0.02        0.04
一段時間后（mol/L）   0.01    0.01       0.04
400℃時，濃度熵Q==1600＞K（400℃）=7200，反應(yīng)沒有達到平衡，故答案：否，400℃時，濃度熵Q=1600，而K（400℃）=7200，Q＜K，反應(yīng)沒有達到平衡狀態(tài)；
點評：本題考查化學平衡常數(shù)及化學平衡狀態(tài)的判斷、化學平衡圖象，難度中等．