Question

12．硫酸是重要的化工原料，二氧化硫生成三氧化硫是工業(yè)制硫酸的重要反應(yīng)之一．
（1）現(xiàn)將一定量的SO₂（g）和O₂（g）放入某固定體積的密閉容器中，在一定條件下，反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）達(dá)到平衡狀態(tài)．
①?gòu)钠胶饨嵌确治霾捎眠^量O₂的目的是提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率；判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是bc．（填字母）
a．SO₂和SO₃ 濃度相等    b．SO₂百分含量保持不變
c．容器中氣體的壓強(qiáng)不變    d．SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等
②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$．
③已知：K（300℃）＞K（450℃），該反應(yīng)是放熱反應(yīng)．若反應(yīng)溫度升高，SO₂的轉(zhuǎn)化率減小 （填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）某溫度下，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與體系總壓強(qiáng)（P）的關(guān)系如圖1所示．平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，平衡常數(shù)K（A）=K（B）（填“＞”、“＜”或“=”，下同）．

（3）如圖2所示，保持溫度不變，將2mol SO₂和1mol O₂加入甲容器中，將4mol SO₃加入乙容器中，隔板K不能移動(dòng)．此時(shí)控制活塞P，使乙的容積為甲的2倍．
①若移動(dòng)活塞P，使乙的容積和甲相等，達(dá)到新平衡時(shí)，SO₃的體積分?jǐn)?shù)甲＜乙．
②若保持乙中壓強(qiáng)不變，向甲、乙容器中通入等質(zhì)量的氦氣，達(dá)到新平衡時(shí)，SO₃的體積分?jǐn)?shù)甲＞乙．

Answer 1

分析 （1）①采用過量的O₂，可以提高二氧化硫轉(zhuǎn)化率；達(dá)平衡時(shí)各組分的濃度保持不變；
②平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積比上反應(yīng)濃度冪之積，即K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$；
③已知：K（300℃）＞K（450℃），升高溫度平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向移動(dòng)，而升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；
（2）平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
（3）①甲為恒溫恒容容器，若移動(dòng)活塞P，使乙的容積和甲相等，為恒溫恒容容器，乙中加入4mol三氧化硫相當(dāng)于加入2mol三氧化硫，再加入2mol三氧化硫，增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，SO₃的體積分?jǐn)?shù)增大；
②甲為恒溫恒容容器，加入氦氣總壓增大，分壓不變，平衡不變，乙中加入氦氣為保持恒壓，體積增大，壓強(qiáng)減小，平衡逆向進(jìn)行，達(dá)到新平衡時(shí)，SO₃的體積分?jǐn)?shù)減�。�

解答 解：（1）①?gòu)钠胶饨嵌确治霾捎眠^量O₂的目的是，利用廉價(jià)原料提高物質(zhì)轉(zhuǎn)化率，加入氧氣提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，
a．SO₂和SO₃ 濃度不變，不一定相等，故錯(cuò)誤； 
b．SO₂ 百分含量保持不變，說明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
c．容器中氣體的壓強(qiáng)不變，說明氣體的物質(zhì)的量不變反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；    
d．只要反應(yīng)發(fā)生就符合，SO₃的生成速率與SO₂的消耗速率相等，故錯(cuò)誤；
故答案為：提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率； bc；
②平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積比上反應(yīng)濃度冪之積，即K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$，故答案為：K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$；
③K（300℃）＞K（450℃），說明溫度越高平衡常數(shù)越小，反應(yīng)逆向進(jìn)行，升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，二氧化硫轉(zhuǎn)化率減小，
故答案為：放；減小；
（2）平衡常數(shù)只受溫度影響，與壓強(qiáng)無關(guān)，平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，二者溫度相同，故平衡常數(shù)K（A）=K（B），故答案為：=；
（3）將2mol SO₂和1mol O₂加入甲容器中，將4mol SO₃加入乙容器中，隔板K不能移動(dòng)．此時(shí)控制活塞P，使乙的容積為甲的2倍，可知甲、乙中最后達(dá)到相同的平衡狀態(tài)；
①若移動(dòng)活塞P，使乙的容積和甲相等，增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，SO₃的體積分?jǐn)?shù)增大，SO₃的體積分?jǐn)?shù)甲＜乙，
故答案為：＜；
②甲為恒溫恒容容器，加入氦氣總壓增大，分壓不變，平衡不變，乙中加入氦氣，為保持恒壓，體積增大，壓強(qiáng)減小，平衡逆向進(jìn)行，達(dá)到新平衡時(shí)，SO₃的體積分?jǐn)?shù)減小，SO₃的體積分?jǐn)?shù)甲大于乙，
故答案為：＞．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素，題目難度中等，注意平衡常數(shù)在計(jì)算中的應(yīng)用，（3）中關(guān)鍵是構(gòu)建等效平衡建立途徑．