Question

18．某溫度時，在2L密閉容器中用O₂和SO₂合成SO₃，它們的物質(zhì)的量隨時間的變化如圖甲所示．

（1）列式并計算該反應在0-3min內(nèi)產(chǎn)物SO₃的平均反應速率0.083mol/（L．min）．
（2）該反應達到平衡時反應物SO₂的轉(zhuǎn)化率α等于90%．
（3）計算在該溫度下反應的平衡常數(shù)K=294.5L•mol^-1．（保留小數(shù)點后一位數(shù)字）
（4）已知，合成SO₃是放熱反應；圖乙所示是改變實驗條件后（溫度、壓強、催化劑）得到的SO₃物質(zhì)的量隨時間變化的曲線，則曲線①、②、③所對應的實驗條件改變分別是：①升高溫度，②加入催化劑，③增大壓強．

Answer 1

分析 （1）據(jù)圖可知，SO₃在3min時為0.50mol，而容器容積為2L，所以v（SO₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$；
（2）據(jù)圖可知，第9min時開始達平衡，此時SO₂為0.1mol，所以
參加反應的△n（SO₂）=（1.0-0.1）mol=0.9mol，轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應的物質(zhì)的量}{反應初始物質(zhì)的量}×100%$；
（3）據(jù)圖可知，第9min時開始達平衡，SO₂為0.1mol，O₂為0.55mol，SO₃為0.9mol，c（SO₂）=$\frac{0.1mol}{2L}$=0.05mol/L、c（O₂）=$\frac{0.55mol}{2L}$=0.275mol/L、c（SO₃）=$\frac{0.9mol}{2L}$=0.45mol/L，根據(jù)化學平衡常數(shù)公式計算該溫度下的平衡常數(shù)；
（4）①改變實驗條件后，反應速率加快，平衡時SO₃的物質(zhì)的量小于原平衡的物質(zhì)的量，說明平衡逆向移動；
②改變實驗條件后，平衡時SO₃的物質(zhì)的量與原平衡相同，但速率加快；
③改變實驗條件后，平衡時SO₃的物質(zhì)的量大于原平衡的物質(zhì)的量，平衡正向移動，且速率加快．

解答 解：（1）據(jù)圖可知，SO₃在3min時為0.50mol，而容器容積為2L，所以v（SO₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.50mol}{2L}}{3min}$=0.083mol/（L．min），
故答案為：0.083mol/（L．min）；
（2）據(jù)圖可知，第9min時開始達平衡，此時SO₂為0.1mol，所以參加反應的△n（SO₂）=（1.0-0.1）mol=0.9mol，轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應的物質(zhì)的量}{反應初始物質(zhì)的量}×100%$=$\frac{0.9mol}{1.0mol}×100%$=90%，故答案為：90%；
（3）據(jù)圖可知，第9min時開始達平衡，SO₂為0.1mol，O₂為0.55mol，SO₃為0.9mol，c（SO₂）=$\frac{0.1mol}{2L}$=0.05mol/L、c（O₂）=$\frac{0.55mol}{2L}$=0.275mol/L、c（SO₃）=$\frac{0.9mol}{2L}$=0.45mol/L，化學平衡常數(shù)K=$\frac{0.45×0.45}{（0.05）^{2}×0.275}$L•mol^-1=294.5 L•mol^-1，
故答案為：294.5 L•mol^-1；
（4）由題目所給圖象可知，①改變實驗條件后，反應速率加快，平衡時SO₃的物質(zhì)的量小于原平衡的物質(zhì)的量，說明平衡逆向移動，應為升高溫度所致；
②改變實驗條件后，平衡時SO₃的物質(zhì)的量與原平衡相同，但速率加快，條件為加入催化劑；
③改變實驗條件后，平衡時SO₃的物質(zhì)的量大于原平衡的物質(zhì)的量，平衡正向移動，且速率加快，故條件應為加壓．
故答案為：升高溫度；加入催化劑；增大壓強．

點評 本題以圖象分析為載體考查化學平衡有關計算、化學平衡移動影響因素等知識點，涉及平衡常數(shù)的計算、轉(zhuǎn)化率的計算、反應速率計算，根據(jù)公式分析解答即可，（4）題要根據(jù)反應時間及產(chǎn)物物質(zhì)的量變化分析解答，題目難度中等．