Question

如圖所示，在一定溫度下，在一個容積為4L的密閉容器中，左室加入xmol SO₃，右室加入2molSO₂和1molO₂，中間為可移動隔板K，在少量催化劑存在的條件下分別發(fā)生反應：

SO3 xmol

SO2 2mol O21mol

左室：2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g），右室：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H=-197kJ/mol
回答下列問題：
（1）能說明反應達到平衡的是

 

；
A、隔板不再移動                      B、左右兩室SO₂和O₂物質的量之比相等
C、左右兩邊SO₂的物質的量相等          D、左右兩邊SO₃的體積分數相等
（2）當x=0.5時，平衡后右室SO₂的體積分數為a；x=1時，平衡后右室SO₂的體積分數為b，則a和b的關系是

 

；
A、a＞b        B、a=b        C、a＜b       D、無法確定
（3）若平衡時隔板在中央，則x=

 

，左室吸收的熱量為Q₁kJ，右室放出的熱量為Q₂kJ，則Q₁、Q₂間滿足的關系是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡狀態(tài)的判斷,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：中間為可移動隔板K，左右室中的兩個反應為恒壓條件下的反應，由于左室中xmol三氧化硫完全轉化成二氧化硫和氧氣，滿足n（SO₂）：n（O₂）=2：1，則左右兩室互為等效平衡，
（1）達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各組分的濃度不再變化，據此對各選項進行判斷；
（2）x值越大，達到平衡時氣體的總物質的量越大，再根據增大壓強后2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的移動方向判斷a、b的大小；
（3）由于左右兩室互為等效平衡，若平衡時隔板在中央，則達到平衡時兩室的總物質的量相等，左右兩室為完全等效平衡，加入的三氧化硫的物質的量與2mol二氧化硫、1mol氧氣完全等效；由于左右兩室完全等效，且為從兩個相反方向進行的可逆反應，則一定滿足：Q₁+Q₂=197．

解答： 解：由于隔板能夠移動，左右兩室是在恒溫恒壓條件下的反應，由于xmol三氧化硫完全轉化成二氧化硫和氧氣，滿足n（SO₂）：n（O₂）=2：1，則兩個平衡互為等效平衡，
（1）A、隔板不再移動，說明左右兩室都達到了平衡狀態(tài)，各組分的百分含量不再變化，故A正確；                      
B、左右兩室SO₂和O₂物質的量之比相等，反應過程中二氧化硫和氧氣的物質的量之比始終為2：1，無法根據左右兩室SO₂和O₂物質的量之比相等判斷平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C、左右兩邊SO₂的物質的量相等，無法證明各物質的物質的量不再變化，無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；        
D、左右兩邊SO₃的體積分數相等，其它各組分的百分含量也相等，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：AD；
（2）x增大，達到平衡時左右兩室的壓強都增大，增大壓強后，反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）向著正向移動，導致二氧化硫的物質的量減小，體積分數減小，所以當x=0.5時右室SO₂的體積分數為a大于x=1時，平衡后右室SO₂的體積分數的b，
故答案為：A；
（3）若平衡時隔板在中間，則平衡時，左右兩室等壓，即平衡狀態(tài)下兩側的體系完全一樣，即為完全等效平衡，初始加入的物質的量應該滿足n（SO₂）=2mol、n（O₂）=1mol，按照反應計量數，則相當于2mol三氧化硫，則x=2；
起始時，左側的三氧化硫為2mol，左室內的反應是從產物開始轉化成終止狀態(tài)，右室內的反應是從反應物開始轉化成終止狀態(tài)，則兩者反應過程中一定滿足：Q₁+Q₂=197，
故答案為：2；Q₁+Q₂=197．

點評：本題考查了化學平衡狀態(tài)的判斷、等效平衡知識的應用等知識，題目難度中等，注意掌握常見等效平衡的判斷方法，明確化學平衡狀態(tài)的特征及判斷方法，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力．