Question

【題目】已知體積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2SO2（g） + O2（g）2SO3（g），請根據(jù)化學反應(yīng)的有關(guān)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(yīng)在這20s內(nèi)的反應(yīng)速率為_____________________。

（2）下面的敘述可作為判斷（1）中可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)依據(jù)的是（填序號）___________。

①混合氣體的密度不變 ②混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

③ v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(yīng)的速率（v）隨時間（t）的變化的關(guān)系．則下列不同時間段中，SO3 的百分含量最高的是（ ）

A、t2→t3 B、t0→t1 C、t5→t6 D、t3→t4

據(jù)圖分析：你認為t3時改變的外界條件可能是__________；

（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(guān)閉K，向B容器中充入2mol SO3（g），兩容器分別發(fā)生反應(yīng)．已知起始時容器A和B的體積均為aL。試回答：

①反應(yīng)達到平衡時容器B的體積為1.2a L，容器B中SO3轉(zhuǎn)化率為___________。

②若打開K，一段時間后重新達到平衡，容器B的體積為___________L（連通管中氣體體積忽略不計，且不考慮溫度的影響）。

Answer 1

【答案】（1）0.04mol/(L·s) （2）②④

（3）B 加入催化劑 （4）40% 2.6a

【解析】

試題分析：（1）設(shè)反應(yīng)的二氧化硫為x，則

2SO2（g） + O2（g）2SO3（g）

開始（mol）： 2 2 0

反應(yīng)（mol）： 2x x 2x

平衡（mol）： 2-2x 2-x 2x

20s后，測得SO2的體積百分含量為12.5%，相同條件下，氣體的體積分數(shù)等于物質(zhì)的量分數(shù)，則（2-2x）/ [2-2x + (2-x) + 2x]×100%=12.5%，解得x=0.8，反應(yīng)消耗的二氧化硫的物質(zhì)的量為：2×0.8mol=1.6mol，用SO2表示該反應(yīng)在這20s內(nèi)的反應(yīng)速率為：v（SO2）=(1.6mol/2L)/20s=0.04mol/（L/s）；

（2） ①反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量和容器容積均不變，則混合氣體的密度始終不變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，錯誤；②混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量是變化的，因此混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變可以說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正確；③ v正（SO2）=2v正（O2）均表示正反應(yīng)方向速率，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，錯誤；④各氣體的濃度都不再發(fā)生變化說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正確，答案選②④。

（3）根據(jù)圖像可知反應(yīng)一直向逆反應(yīng)方向進行（t3→t4平衡不移動，說明改變的條件應(yīng)該是使用了催化劑），所以SO3 的百分含量最高的是t0→t1，答案選B。

（4）①反應(yīng)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(zhì)的量成正

比，說明達到平衡時氣體的物質(zhì)的量為反應(yīng)前的1.2倍，即平衡時混合氣體的物質(zhì)的量為2.4mol，設(shè)反應(yīng)的三氧化硫為x，則

2SO3（g）2SO2（g） + O2（g）

開始（mol）：2 0 0

反應(yīng)（mol）：x x 1/2x

平衡（mol）：2-x x 1/2x

則：2-x + x + 1/2x=2.4mol,x=0.8mol

三氧化硫的轉(zhuǎn)化率為：0.8mol/2mol×100%=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：(6mol/2mol)×1.2aL=3.6aL，所以容器B的體積為：3.6aL-aL=2.6aL；