Question

18．接觸法制硫酸工藝中，其主反應(yīng)在450℃并有催化劑存在下進(jìn)行：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-190kJ/mol
（1）下列描述中能說明反應(yīng)已達(dá)平衡的是bcd．
a．v_正（O₂）=2v_逆（SO₃）
b．容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化
c．SO₂的轉(zhuǎn)化率不變
d．容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化
（2）在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20mol O₂和0.10molSO₂，半分鐘后達(dá)到平衡，測得容器中含SO₃0.18mol，則v（O₂）=0.036 mol•L^-1•min^-1；若繼續(xù)通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，則平衡向正反應(yīng)方向移動（填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”），再次達(dá)到平衡后，0.36 mol＜n（SO₃）＜0.40mol．

Answer 1

分析 （1）該可逆反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；
（2）化學(xué)反應(yīng)速率的定義求出氧氣的速率；根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素來判斷平衡移動方向，利用極限法求出再次達(dá)平衡后n（SO₃）的范圍．

解答 解：（1）a．當(dāng)2v_正（O₂）=v_逆（SO₃）時該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，所以當(dāng)v_正（O₂）=2v_逆（SO₃）時，該反應(yīng)一定沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體計量數(shù)之和減小的可逆反應(yīng)，所以容器中氣體平均相對分子質(zhì)量改變，當(dāng)容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化時，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．SO₂的轉(zhuǎn)化率不變時，說明該反應(yīng)正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；
d．該反應(yīng)前后氣體計量數(shù)之和改變，所以當(dāng)容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化時該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
故選bcd；
（2）當(dāng)生成0.18molSO₃時，參加反應(yīng)的氧氣的物質(zhì)的量為x，
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
        1        2
        x      0.18mol
x=$\frac{0.18mol×1}{2}$=0.09mol
v（O₂）=$\frac{\frac{0.09mol}{5L}}{0.5min}$=0.036mol．L^-1•min^-1；
繼續(xù)通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，容器內(nèi)壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應(yīng)方向移動；
用極限法求出n（SO₃）的范圍，
假設(shè)平衡不移動，此時n（SO₃）=0.18×2=0.36mol，
假設(shè)0.40molSO₂完全生成SO₃，根據(jù)反應(yīng)方程式2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）可知，n（SO₃）=0.4mol，
所以再次達(dá)到平衡時，0.36mol＜n（SO₃）＜0.40mol．                                   
故答案為：0.036；向正反應(yīng)方向；0.36；0.40．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡有關(guān)計算、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷，為高頻考點(diǎn)，反應(yīng)前后改變的物理量才能作為平衡狀態(tài)判斷依據(jù)，利用三段式法分析有關(guān)化學(xué)平衡計算．