Question

2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g）  ΔH<0，是工业制硫酸的主要反应之一。

（1）该反应过程的能量变化如右图所示：E的大小对该反应的反应热有无影响_______（填“有”或“无”），该反应通常用V₂O₅作催化剂，加入V₂O₅后，改变的是图中的_______。

A．△H        B．E        C．△H – E         D．△H + E

（2）某温度下，甲同学将2 mol SO₂和1 mol O₂置于密闭容器中，反应达平衡后，SO₂的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图①所示，若A点二氧化硫的平衡浓度为0.04 mol/L，则容器的体积为_______L；图①中B点SO₂、O₂、SO₃的平衡浓度之比为________________；反应到达平衡时，时间t₁时缩小容器体积，请在图②中画出时间t₁之后反应速率变化图像；图③为压强等于0.50 MPa时不同温度下SO₂转化率与温度关系图，图中T₂_____T₁（填写“大于”或“小于”）

（3）在2 L的密闭容器中，乙同学投入2 mol SO₂和b mol O₂，25 min时达到平衡，如下图所示，在35 min时，改变某一条件，经过一段时间后，70 min时，反应再次达到平衡，回答下列问题：

①10 min时，v(SO₂)_正________v(SO₃)_逆（填“＞”“＜”或“=”）

②求0～10 min时，v(O₂)=______________

③反应开始至35 min时，测得反应共放热138.6 kJ，则反应2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g）△H=____kJ/mol

④35 min时，改变的条件可能是___________________

a．加入更多的V₂O₅     

b．从容器中分离出少量O₂         

c．投入一定量的SO₃

d．降低反应温度        

e．往容器中加入N₂，使容器压强增大

Answer

（1）无 B （2）10 6:3:34 小于

（3）①＞ ②0.025 mol/(L·min） ③ -198.0 ④d

【解析】

试题分析：（1）E表示反应的活化能，活化能的大小与反应热大小无关系；催化剂能降低反应的活化能，所以加入V2O5催化剂后，改变的是图中E，答案选B。

（2）二氧化硫起始浓度为2mol÷V=2/V mol/L，由甲图可知A点SO2的转化率为0.8，所以△c（SO2）=0.8×2/Vmol/L=1.6/V mol/L，二氧化硫的平衡浓度为2/V mol/L-1.6/Vmol/L=0.04mol/L，解得V=10L；由图①可知B点SO2的转化率为0.85，所以△c（SO2）=0.85×0.2mol/L=0.17mol/L，则：

2SO2（g）+O2（g）⇌ 2SO3（g）

开始（mol/L）：0.2 0.1 0

变化（mol/L）：0.17 0.085 0.17

平衡（mol/L）：0.03 0.015 0.17

所以B点SO2、O2、SO3的平衡浓度之比为0.03：0.015：0.17=6：3：34。

达平衡后，缩小容器容积，反应混合物的浓度都增大，正、逆反应速率都增大，体系压强增大，平衡向体积减小的反应移动，即平衡向正反应移动，V（正）＞V（逆），化学图像为；由到达平衡的时间可知，温度为T1，先到达平衡，反应速率快，温度越高反应速率越快，所以T2＜T1。

（3）①根据图像可知，10 min过后，SO3的物质的量仍然增加，说明反应向正反应方向进行，则在10min时，v(SO2)正＞v(SO3)逆。

②0～10 min时，SO3生成了1mol，则v(SO3)=1mol÷(2L×10min)= 0.05 mol/(L·min),根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，v(O2)=1/2v(SO3)= 0.025 mol/(L·min)。

③反应开始至35 min时，反应生成1.4molSO3，测得反应共放热138.6 kJ，则生成2molSO3时，放热为138÷1.4×2=198.0kJ，所以反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g）△H=-198.0kJ/mol。

④35 min时，a．加入更多的V2O5，催化剂只能加快化学反应速率，不能改变平衡，SO2、SO3的物质的量不变，与图像不符，错误；b．从容器中分离出少量O2 ，平衡逆向移动，SO3的物质的量减少，与图像不符，错误；c．投入一定量的SO3，SO3的物质的量会突然猛增，与图像不符，错误；d．降低反应温度，平衡正向移动，与图像相符，正确；e．往容器中加入N2，使容器压强增大，但各成分浓度不变，平衡不移动，与图像不符，错误；所以改变的条件可能是d。

考点：考查化学反应中的能量变化，化学平衡的计算，影响化学平衡的因素等知识。