Question

300℃下，将2 mol SO₂  1 mol O₂混合于2 L的恒容密闭容器中，发生反应：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)  ΔH，2分钟末达到平衡，测得SO₂的转化率为60%。请根据化学反应的有关原理回答下列问题：

（1）能证明反应已经达到平衡状态的是

①c(SO₂):c(O₂):c(SO₃)=2:1:2

②单位时间内生成nmol SO₃的同时消耗nmol SO₂

③反应速率2v(SO₃)= v(O₂)

④温度和体积一定时，容器内压强不再变化

⑤温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化

（2）如图表示该反应的速率(v)随时间(t)的变化的关系：

据图分析：你认为t₃时改变的外界条件可能是________；t₆时保持体积不变向体系中充入少量He气，平衡              移动。(填“向左”“向右”或“不”)。SO₂%含量最高的区间是

（t₀～t₁，t₂～t₃，t₃～t₄，t₅～t₆）。

(3) 300℃时，该反应的平衡常数为    ，若升高温度该反应的平衡常数减小，则ΔH     0(填“大于”小于“或“不确定”)

（4）如果在相同条件下，上述反应从逆反应方向进行，开始时加入SO₂0.6 mol加入SO₃1.4 mol，若使平衡时各物质的量浓度与原来平衡相同，则还应加入O₂        mol。

Answer

（1）④⑤ （2）加催化剂 不 t5～t6 （3）45/4 小于 （4）0.3 mol

【解析】

试题分析：（1）①c(SO2):c(O2):c(SO3)＝2:1:2并不能说明正逆反应速率相等，因此不一定达到平衡状态，①错误；②单位时间内生成nmol SO3的同时消耗nmol SO2，均表示正反应速率，因此不一定达到平衡状态，②错误；③反应速率2v(SO3)＝v(O2)没有表明反应速率方向，因此不一定达到平衡状态，③错误；④正反应是体积减小的，所以温度和体积一定时，容器内压强不再变化可说明反应达到平衡状态，④正确；⑤密度是混合气体的质量和容器容积的比值，反应前后质量不变，温度和压强一定时，容器容积是变化的，因此混合气体的密度不再变化能说明反应达到平衡状态，⑤正确，答案选④⑤；

（2）t3时正逆反应速率均增大，且增大程度相同，平衡不移动。由于正反应是体积减小的，所以改变的外界条件可能是使用了催化剂。t6时保持体积不变向体系中充入少量He气，各物质的浓度不变，平衡不移动。根据图像可知平衡一直向逆反应方向进行，所以SO2%含量最高的区间是t5～t6。

（3） 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

起始浓度（mol/L） 1 0.5 0

转化浓度（mol/L） 0.6 0.3 0.6

平衡浓度（mol/L） 0.4 0.2 0.6

所以300℃时，该反应的平衡常数为。若升高温度该反应的平衡常数减小，这说明平衡向逆反应方向进行，所以正反应是放热反应，则ΔH小于0。

（4）如果在相同条件下，上述反应从逆反应方向进行，开始时加入SO20.6 mol加入SO31.4 mol，若使平衡时各物质的量浓度与原来平衡相同，则完全转化后应该是2mol二氧化硫和1mol氧气。1.4mol三氧化硫完全转化后生成1.4mol二氧化硫和0.7mol氧气，还应加入O21mol－0.7mol＝0.3mol。

【考点定位】本题主要是考查外界条件对平衡状态的影响、平衡状态判断、计算以及等效平衡的应用等

【名师点晴】该题的难点是等效平衡的应用，所谓等效平衡是指外界条件相同时，同一可逆反应只要起始浓度相当，无论经过何种途径，都可以达到相同的平衡状态。等效平衡的判断及处理一般步骤是：进行等效转化——边倒法，即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量，与题干所给起始投料情况比较。等效平衡一般有三种类型：I类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即△n≠0的体系）：等效转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。II类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即△n＝0的体系）：等效转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。III类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。解答该类型试题的关键是分清类别，用相应的方法求解即可。