Question

已知2SO₂ （g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196kJ?mol^-1，500⁰C時將2mol SO₂和1molO₂裝入一體積恒定的10L密閉容器中，2分鐘（t₁）時達到平衡．如圖1所示：請回答下列問題：
（1）用O₂表示2分鐘內(nèi)該反應的平均反應速率為

 

．計算500℃時該反應的平衡常數(shù)K=

 

，
（2）圖1表示該反應在時刻t₁達到平衡后，求平衡時O₂的轉化率

 

，時刻t₂因改變某個條件而發(fā)生變化的情況：圖1中時刻t₂發(fā)生改變的條件可能是

 

（寫一個即可）．
（3）在上述條件下起始裝入的SO₂和O₂各2mol，達平衡后設SO₂的轉化率為x，列出求x的方程

 

．（不必求出x）
（4）某溫度時，該反應的平衡常數(shù)K=800，則該溫度

 

500℃（填“＞”、“＜”、“=”）．
（5）若反應2SO₂ （g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196kJ?mol^-1的逆反應速率與時間的關系如圖2所示：則t₂時平衡向

 

（填“正反應”或“逆反應”）方向移動；若t₄時減小反應物濃度，t₅時達到平衡，t₆時增大壓強，t₈時使用催化劑．請在圖2中畫出t₄～t₆時逆反應速率與時間的關系線

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學反應速率與化學平衡圖象的綜合應用

專題：化學平衡專題

分析：（1）根據(jù)v=

△c

△t

計算反應速率；根據(jù)K=

c2(SO3)

c2(SO2)c(O2)

計算平衡常數(shù)；
（2）t₂到t₃時刻，化學平衡向正反應方向移動，結合該可逆反應和化學平衡移動的影響因素判斷；
（3）用x表示出平衡時SO₃、SO₂和O₂的濃度，代入化學平衡常數(shù)表達式列式得出； （4）根據(jù)常數(shù)的相對大小，判斷平衡移動方向，再由溫度對化學平衡影響判斷；（5）圖象分析可知逆反應速率增大后減小最后達到平衡狀態(tài)，說明反應逆向進行，結合鹽酸影響平衡移動方向分析繪制圖象；

解答： 解：（1）2SO₂ （g）+O₂（g）?2SO₃（g）
 開始   0.2mol/L       0.1mol/L       0mol/L
 變化   0.18mol/L      0.09mol/L     0.18mol/L
平衡時  0.02mol/L      0.01mol/L     0.18mol/L
2分鐘內(nèi)，用O₂表示該反應的平均反應速率為

0.09mol/L

2min

=0.045mol?L^-1?min^-1，500℃時，該反應的平衡常數(shù)K=

c2(SO3)

c2(SO2)c(O2)

=

(0.18mol/L)2

(0.02mol/L)2×0.01mol/L

=8.1×10³（mol?L^-1）^-1
故答案為：0.045mol?L^-1?min^-1、8.1×10³（mol?L^-1）^-1；
（2）依據(jù)（1）計算可知，氧氣轉化率=

0.09mol/L

0.1mol/L

×100%=90%；t₂到t₃時刻，化學平衡向正反應方向移動，且SO₂和SO₃濃度不變，可以通過降溫或增加O₂的濃度達到目的，
故答案為：90%，降溫或增加O₂的濃度；
（3）2SO₂ （g）+O₂（g）?2SO₃（g）
 開始    0.2mol/L          0.1mol/L             0mol/L
 變化    0.2xmol/L         0.1xmol/L          0.2xmol/L  
2分鐘時  （ 0.2-0.2x）mol/L   （0.1-0.1x）mol/L      0.2xmol/L
所以K=

(0.2x)2

(0.2-0.2x)2×(0.1-0.1x)

=8100，
故答案為：

(0.2x)2

(0.2-0.2x)2×(0.1-0.1x)

=8100；
（4）K=800小于8.1×10³，平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應，則逆反應為吸熱反應，升高溫度向吸熱方向進行，故溫度高于500℃，
故答案為：＞；

（5）反應2SO₂ （g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196kJ?mol^-1的逆反應速率與時間的關系圖象分析可知，逆反應速率增大后減小最后達到平衡狀態(tài)，說明t₂時向逆向進行；若t₄時減小反應物濃度，逆反應速率瞬間不變，隨反應進行減小，t₅時達到平衡，t₆時增大壓強，反應前后去體積減小，增大壓強平衡正向進行，正反應速率和逆反應速率都增大，逆反應速率增大的小，隨反應進行逆反應速率會組建增大，t₇時達到平衡狀態(tài)，t₈時使用催化劑．請在圖2中畫出t₄～t₆時逆反應速率與時間的關系線如圖：
故答案為：逆反應，圖象；

點評：本題考查了化學平衡影響因素分析，平衡反應速率、平衡常數(shù)的計算應用，外界條件對反應速率的影響等知識點，注意反應前后氣體體積改變的可逆反應中，壓強影響平衡的移動，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．