Question

7．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(xué)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0.04mol/（L•s）
（2）下面的敘述可作為判斷可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)依據(jù)的是（填序號）②④．
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
③v_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(shí)間（t）的變化的關(guān)系．則下列不同時(shí)間段中，SO₃的百分含量最高的是B
A、t₂→t₃          B、t₀→t₁           C、t₅→t₆ D、t₃→t₄
據(jù)圖分析：你認(rèn)為t₃時(shí)改變的外界條件可能是加入催化劑；
（4）圖2中P是可自由平行滑動(dòng)的活塞．在相同溫度時(shí)，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(shí)容器A和B的體積均為aL．試回答：
①反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)容器B的體積為1.2a L，容器B中SO₃轉(zhuǎn)化率為40%
②若打開K，一段時(shí)間后重新達(dá)到平衡，容器B的體積為2.6aL（連通管中氣體體積忽略不計(jì)，且不考慮溫度的影響）．

Answer 1

分析 （1）一定條件下，充入2.0mol SO₂（g） 和2.0mol O₂（g），20s后達(dá)平衡，測得SO₃的體積分?jǐn)?shù)為12.5%，則：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2        2       0
變化量（mol）：2x       x       2x
平衡量（mol）：2-2x     2-x     2x
故$\frac{2-2x}{4-x}$=12.5%，解得x=0.8，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（SO₂）；
（2）結(jié)合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判斷；
（3）t₀→t₁為原平衡，A、C中平衡逆向移動(dòng)，D中平衡不移動(dòng)，所以t₃時(shí)使用催化劑；
（4）根據(jù)恒溫恒壓條件下，氣體的物質(zhì)的量之比等于容器的容積之比計(jì)算出消耗的三氧化硫的物質(zhì)的量；根據(jù)等效平衡的知識判斷6mol三氧化硫達(dá)到平衡時(shí)容器的體積，然后計(jì)算出打開K后容器B的體積．

解答 解：（1）一定條件下，充入2.0mol SO₂（g） 和2.0mol O₂（g），20s后達(dá)平衡，測得SO₃的體積分?jǐn)?shù)為12.5%，則：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2        2       0
變化量（mol）：2x       x       2x
平衡量（mol）：2-2x     2-x     2x
故$\frac{2-2x}{4-x}$=12.5%，解得x=0.8，
v（SO₂）=$\frac{\frac{0.8mol×2}{2L}}{20s}$=0.04mol/（L•s），
故答案為：0.04mol/（L•s）；      
（2）①m、V不變，則混合氣體的密度不變，不能判定平衡，故不選；          
②n為變量，則混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，可判定平衡，故選；
③v_正（SO₂）=2v_正（O₂），不能判斷正逆反應(yīng)速率關(guān)系，不能判斷，故不選；        
④各氣體的濃度都不再發(fā)生變化，為平衡狀態(tài)，故選；
故答案為：②④；
（3）t₀→t₁為原平衡，A、C中平衡逆向移動(dòng)，D中平衡不移動(dòng)，則B中SO₃的百分含量最高，所以t₃時(shí)使用催化劑，故答案為：B；加入催化劑；
（4）①反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)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(dá)到平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量為反應(yīng)前的1.2倍，即平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量為2.4mol，氣體物質(zhì)的量之間了0.2mol，設(shè)反應(yīng)消耗了三氧化硫nmol，則
 2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g）△n
  2          2       1       1mol
  n                        0.4mol
n=0.8mol，三氧化硫的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{0.8mol}{2L}$×100%=40%，
故答案為：40%；
②若打開K，一段時(shí)間后重新達(dá)到平衡，在恒溫恒壓條件下，與向B中進(jìn)入6mol三氧化硫達(dá)到的平衡為等效平衡，所以達(dá)到平衡時(shí)整個(gè)容器的容積為：$\frac{6mol}{2mol}$×1.2a=3.6a，所以容器B的體積為：3.6a-a=2.6a，
故答案為：2.6a．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握化學(xué)平衡三段法、轉(zhuǎn)化率及速率計(jì)算為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計(jì)算能力的考查，注意圖象分析及平衡移動(dòng)分析，題目難度不大．