Question

【題目】已知體積為2L的恒容密閉容器中發生反應：2SO2（g） + O2（g）2SO3（g），請根據化學反應的有關原理同答下列問題

（1）一定條件下，充入2mol SO2（g）和2mol O2（g），20s后，測得SO2的體積百分含量為12.5%，則用SO2表示該反應在這20s內的反應速率為_____________________。

（2）下面的敘述可作為判斷（1）中可逆反應達到平衡狀態依據的是（填序號）___________。

①混合氣體的密度不變 ②混合氣體的平均相對分子質量不變

③ v正（SO2）=2v正（O2） ④各氣體的濃度都不再發生變化

（3）圖1表示該反應的速率（v）隨時間（t）的變化的關系．則下列不同時間段中，SO3 的百分含量最高的是（ ）

A、t2→t3 B、t0→t1 C、t5→t6 D、t3→t4

據圖分析：你認為t3時改變的外界條件可能是__________；

（4）圖2中P是可自由平行滑動的活塞．在相同溫度時，向A容器中充入4mol SO3（g），關閉K，向B容器中充入2mol SO3（g），兩容器分別發生反應．已知起始時容器A和B的體積均為aL。試回答：

①反應達到平衡時容器B的體積為1.2a L，容器B中SO3轉化率為___________。

②若打開K，一段時間后重新達到平衡，容器B的體積為___________L（連通管中氣體體積忽略不計，且不考慮溫度的影響）。

Answer 1

【答案】（1）0.04mol/(L·s) （2）②④

（3）B 加入催化劑 （4）40% 2.6a

【解析】

試題分析：（1）設反應的二氧化硫為x，則

2SO2（g） + O2（g）2SO3（g）

開始（mol）： 2 2 0

反應（mol）： 2x x 2x

平衡（mol）： 2-2x 2-x 2x

20s后，測得SO2的體積百分含量為12.5%，相同條件下，氣體的體積分數等于物質的量分數，則（2-2x）/ [2-2x + (2-x) + 2x]×100%=12.5%，解得x=0.8，反應消耗的二氧化硫的物質的量為：2×0.8mol=1.6mol，用SO2表示該反應在這20s內的反應速率為：v（SO2）=(1.6mol/2L)/20s=0.04mol/（L/s）；

（2） ①反應前后氣體的質量和容器容積均不變，則混合氣體的密度始終不變，不能說明反應達到平衡狀態，錯誤；②混合氣的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值，質量不變，但物質的量是變化的，因此混合氣體的平均相對分子質量不變可以說明反應達到平衡狀態，正確；③ v正（SO2）=2v正（O2）均表示正反應方向速率，不能說明反應達到平衡狀態，錯誤；④各氣體的濃度都不再發生變化說明反應達到平衡狀態，正確，答案選②④。

（3）根據圖像可知反應一直向逆反應方向進行（t3→t4平衡不移動，說明改變的條件應該是使用了催化劑），所以SO3 的百分含量最高的是t0→t1，答案選B。

（4）①反應達到平衡時容器B的體積為1.2a L，B為恒壓條件下，容器的容積與氣體的物質的量成正

比，說明達到平衡時氣體的物質的量為反應前的1.2倍，即平衡時混合氣體的物質的量為2.4mol，設反應的三氧化硫為x，則

2SO3（g）2SO2（g） + O2（g）

開始（mol）：2 0 0

反應（mol）：x x 1/2x

平衡（mol）：2-x x 1/2x

則：2-x + x + 1/2x=2.4mol,x=0.8mol

三氧化硫的轉化率為：0.8mol/2mol×100%=40%；

②若打開K，一段時間后重新達到平衡，在恒溫恒壓條件下，與向B中進入6mol三氧化硫達到的平衡為等效平衡，所以達到平衡時整個容器的容積為：(6mol/2mol)×1.2aL=3.6aL，所以容器B的體積為：3.6aL-aL=2.6aL；