Question

在一定條件下，二氧化硫和氧氣發(fā)生如下反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0
（1）寫出該反應的化學平衡常數(shù)表達式K=

[SO3]2

[SO2]2[O2]

（2）降低溫度，該反應K值

增大

（填“增大、減小或不變”）
（3）在600℃時，在一密閉容器中，將二氧化硫和氧氣混合，反應過程中SO₂、O₂、SO₃物質的量變化如圖所示，反應處于平衡狀態(tài)的時間是

15-20min

和25-30min．
（4）在第一次平衡狀態(tài)時，SO₂的轉化率是

20%

．
（5）在600℃時，測得某混合體系中各物質的濃度為：c（SO₂）=0.1mol/L，c（O₂）=0.5mol/L，c（SO₃）=0.2mol/L．通過計算，判斷此混合體系中反應進行的方向．要求寫出具體的計算過程．

Answer 1

分析：（1）平衡常數(shù)等于平衡狀態(tài)下生成物濃度的冪次方乘積除以反應物濃度的冪次方乘積；
（2）依據(jù)化學反應是放熱反應，降溫向放熱反應方向進行；
（3）平衡狀態(tài)是一定條件下物質濃度不再改變，物質的量不變，正逆反應速率相同；
（4）依據(jù)圖象分析二氧化硫物質的量從0.2mol變化為0.16mol，結合轉化率概念計算；
（5）平衡常數(shù)隨溫度變化，通過圖象數(shù)據(jù)計算平衡常數(shù)，依據(jù)反應過程的濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷．

解答：解：（1）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0
依據(jù)化學方程式分析，達到平衡狀態(tài)時的平衡常數(shù)，用平衡濃度計算得到：K=

[SO3]2

[SO2]2[O2]

，故答案為：

[SO3]2

[SO2]2[O2]

；
（2）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0；分析反應可知，是放熱反應，降溫，平衡向放熱反應方向移動，所以平衡常數(shù)增大，故答案為：增大；
（3）平衡狀態(tài)是一定條件下物質濃度不再改變，物質的量不變，正逆反應速率相同；依據(jù)圖象分析在15-20min；25-30min時平衡狀態(tài)，故答案為：15-20min；
（4）圖象分析二氧化硫第一次平衡，物質的量從0.2mol變化為0.16mol，轉化率=

0.2mol-0.16mol

0.2mol

×100%=20%，故答案為：20%；
（5）圖象分析，600°C，第一次平衡狀態(tài)下，n（SO₂）=0.16mol；n（O₂）=0.08mol；n（SO₃）=0.04mol；
25-30min，達到新的平衡是改變壓強濃度形成，平衡常數(shù)隨溫度變化，設體系體積為1L；平衡時物質的濃度為：c（SO₂）=0.16mol/L；c（O₂）=0.08mol/L；c（SO₃）=0.04mol/L；
則化學平衡常數(shù)K=

(0.04mol/L)2

(0.16mol/L)2×0.08mol/L

=0.78L/mol；
在600℃時，測得某混合體系中各物質的濃度為：c（SO₂）=0.1mol/L，c（O₂）=0.5mol/L，c（SO₃）=0.2mol/L；
濃度商為：Qc=

(0.2mol/L)2

(0.1mol/L)2×0.5mol/L

=8＞K，所以反應向逆向進行，
答：逆向進行．

點評：本題考查了化學平衡的特征，平衡常數(shù)的概念、計算應用，圖象分析和數(shù)據(jù)應用能力，主要是反應進行方向的判斷方法，題目難度中等．