Question

【題目】(I)硫酸生產中，SO2催化氧化生成SO3：

2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0某溫度下，SO2的平衡轉化率(α)與體系總壓強(p)的關系如下圖所示。根據圖示回答下列問題：

（1）將2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密閉容器中，反應達平衡后，體系總壓強為0.10 MPa。該反應的平衡常數等于 ______________________。(不需要寫表達式)

（2）平衡狀態由A變到B時，平衡常數K(A)___________ K(B)(填“＞”、“＜”或“＝”)。

（3）此反應在恒溫密閉的裝置中進行，能充分說明此反應已達到平衡的標志是______。

A．接觸室中氣體的平均相對分子質量不再改變

B．接觸室中SO2、O2、SO3的濃度相同

C．接觸室中SO2、O2、SO3的物質的量之比為2∶1∶2

D．接觸室中壓強不隨時間變化而變化

(II)已知工業制氫氣的反應為CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，反應過程中能量變化如下圖所示。在500 ℃時的平衡常數K＝9。若在2 L的密閉容器中CO和水蒸氣的起始濃度都是0.1 mol/L，10 min時達到平衡狀態。

（4）增加H2O(g)的濃度，CO的轉化率將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

（5）平衡常數的表達式K＝_______。400 ℃時平衡常數K________9(填“>”、“<” 或“＝”)。

（6）已知2H2(g)＋O2(g) 2H2O (g)　ΔH＝－484 kJ/mol。結合上圖寫出CO完全燃燒生成CO2的熱化學方程式：_____________________________________________。

Answer 1

【答案】800 = AD 增大 > 2CO(g)+O2(g)2CO2(g)△H=566kJ/mol

【解析】

(I)（1）反應達平衡后，體系總壓強為0.10MPa，由圖可知，SO2的平衡轉化率α=0.80，利用三段式表示出平衡時反應混合物各組分的物質的量，再計算平衡時反應混合物各組分的平衡濃度，代入平衡常數表達式計算；
（2）平衡狀態由A變到B時，改變的是壓強，平衡常數只受溫度影響，溫度不變，平衡常數不變；
（3）可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等（同種物質）或正逆反應速率之比等于系數之比（不同物質），平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發生變化，由此衍生的一些物理量不變，據此判斷；

(II)（4）增大反應物H2O(g)的濃度，平衡正向移動，CO的轉化率增大；
（5）化學平衡常數是用生成物濃度的冪次方除以反應物濃度的冪次方，從圖上可見反應放熱，降溫平衡正向移動，K增大；

（6）利用蓋斯定律，從待求反應出發，分析待求反應中的反應物和生成物在已知反應中的位置，通過相互加減可得。

(I)（1）反應達平衡后，體系總壓強為0.10MPa，由圖可知，此時SO2的平衡轉化率α=0.80，則參加反應的二氧化硫為2mol×80%=1.6mol，可列三段式：

所以平衡時濃度：c(SO2)=0.04mol/L，c(O2)=0.02mol/L，c(SO3)=0.16mol/L，故平衡常數；

故答案為：800；
（2）平衡狀態由A變到B時，改變的是壓強，平衡常數只受溫度影響，溫度不變，平衡常數不變，故平衡常數K(A)=K(B)；

故答案為：=；
（3）A. 氣體的總質量不變，隨反應進行，氣體的物質的量減小，平均相對分子質量增大，平均相對分子質量不變，說明到達平衡狀態，故A正確；
B. 平衡時接觸室中SO2、O2的濃度一定不相同，開始物質的量為2：1，按2：1反應，平衡時二者的物質的量之比為2：1，濃度之比為2：1，故B錯誤；
C. 平衡時接觸室中SO2、O2、SO3物質的量之比可能為2：1：2，可能不是2：1：2，與二氧化硫的轉化率有關，故C錯誤；
D. 隨反應進行，氣體的物質的量減小，接觸室中壓強減小，壓強不隨時間變化而變化，說明到達平衡狀態，故D正確．
故答案為：AD；

(II)（4）增大反應物H2O(g)的濃度，平衡正向移動，CO的轉化率增大；

故答案為：增大；

（5）化學平衡常數是用生成物濃度的冪次方除以反應物濃度的冪次方，則；從圖上可見反應放熱，降溫平衡正向移動，K增大；

故答案為：；>；

（6）已知：①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=41kJ/mol；

②2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H= 484kJ/mol；

根據蓋斯定律①×2+②得：2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H=566kJ/mol；

故答案為：2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H=566kJ/mol。