Question

2．已知 2mol SO₂（g） 氧化為2mol SO₃（g） 的能量變化如圖1所示：

（1）寫出SO₂（g） 氧化為SO₃（g） 的熱化學(xué)方程式：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），△H=-198kJ/mol
（2）氧化SO₂時(shí)，工業(yè)上常加入V₂O₅作催化劑，其反應(yīng)機(jī)理可表示為：
SO₂+V₂O₅═SO₃+2VO₂，
4VO₂+O₂═2V₂O₅；
如圖中表示加入V₂O₅的反應(yīng)曲線為b（填“a”或“b”）．
（3）若在容積為2L的密閉容器中充入2mol SO₂（g）和1mol O₂（g），如圖甲所示，經(jīng)2min達(dá)到平衡，測(cè)得放出熱量為178.2kJ，則：
①2min內(nèi) O₂的化學(xué)反應(yīng)速率v（O₂）=0.225mol•L^-1•min^-1；
②SO₂的轉(zhuǎn)化率90%
③平衡后，若再充入1 mol O₂，SO₂的轉(zhuǎn)化率，增大（填“增大”、“減少”、“不變”）
SO₃的 平衡濃度的取值范圍是：0.9mol/L＜c（SO₃）＜1mol/L．
（4）若將2mol SO₂（g）和1mol O₂（g）充入容積可變的容器乙中，初始體積為2L，達(dá)到平衡時(shí)放出熱量Q kJ，則Q＞178.2kJ （填“＞”，“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)圖象分析得到焓變，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)寫出熱化學(xué)方程式；
（2）催化劑降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，但不改變化學(xué)平衡狀態(tài)；
（3）①甲是恒溫恒容條件，依據(jù)燃料變化計(jì)算反應(yīng)的氧氣，結(jié)合反應(yīng)速率概念計(jì)算得到氧氣的反應(yīng)速率；
②根據(jù)轉(zhuǎn)化率等于變化量和初始量的比值來計(jì)算；
③依據(jù)極值轉(zhuǎn)化計(jì)算得到取值范圍；
（4）乙容器是恒溫恒壓容器，反應(yīng)過程中壓強(qiáng)比甲容器大，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度大．

解答 解：（1）圖象分析可知，二氧化硫氧化為三氧化硫的反應(yīng)過程中，每2mol二氧化硫反應(yīng)放熱198KJ，熱化學(xué)方程式為：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），△H=-198 kJ/mol；
故答案為：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），△H=-198 kJ/mol；
（2）工業(yè)上常加入V₂O₅作催化劑，催化劑降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，但不改變化學(xué)平衡狀態(tài)，不改變反應(yīng)焓變，所以曲線b符合；
故答案為：b；
（3）①2SO₂（g）+O₂（g）$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃（g），△H=-198 kJ/mol，若在容積為2L的密閉容器中充入2mol SO₂（g）和1mol O₂（g），如圖2甲所示，經(jīng)2min達(dá)到平衡，測(cè)得放出熱量為178.2kJ，反應(yīng)的氧氣物質(zhì)的量=$\frac{178.2kJ}{198kJ}$×1mol=0.9mol，氧氣表示的反應(yīng)速率=$\frac{\frac{0.9mol}{2L}}{2min}$=0.225mol/L•min；
故答案為：0.225 mol•L^-1•min^-1；
②反應(yīng)的氧氣物質(zhì)的量是0.9mol，所以消耗的二氧化硫的物質(zhì)的量是1.8mol，轉(zhuǎn)化率是$\frac{1.8mol}{2mol}$×100%=90%，故答案為：90%．
③依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算
             2SO₂（g）+O₂（g）$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃（g）
起始量（mol） 2          1          0
變化量（mol） 1.8        0.9        1.8
平衡量（mol）0.2        0.1          1.8
再充入1molO₂ 0.2        1.1          1.8
極值轉(zhuǎn)化      0          0.9          2
若再充入1mol O₂重新達(dá)到平衡時(shí)，平衡正向移動(dòng)，SO₂的轉(zhuǎn)化率會(huì)增加，依據(jù)極值轉(zhuǎn)化分析，物質(zhì)的量介于1.8-2之間，SO₃平衡濃度的取值范圍是0.9mol/L＜c（SO₃）＜1 mol/L；
故答案為：增大；0.9mol/L＜c（SO₃）＜1 mol/L；
（4）若將2mol SO₂（g）和1mol O₂ （g）充入容積可變的容器乙中，初始體積為2L，乙容器是恒溫恒壓容器，反應(yīng)過程中壓強(qiáng)比甲容器大，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度大；
達(dá)到平衡時(shí)放出熱量Q kJ，Q＞178.2KJ；
故答案為：＞．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式計(jì)算應(yīng)用和書寫，化學(xué)平衡影響因素分析判斷，化學(xué)平衡的計(jì)算應(yīng)用，極值轉(zhuǎn)化是常用判斷物質(zhì)取值的方法，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．