Question

8．2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，是工業(yè)制硫酸的主要反應之一．
（1）該反應過程的能量變化如圖所示：
E的大小對該反應的反應熱有無影響無
（填“有”或“無”），該反應通常用V₂O₅作催化劑，
加入V₂O₅后，改變的是圖中的B．
A．△H    B．E    C．△H-E     D．△H+E
（2）某溫度下，甲同學將2mol SO₂和1mol O₂置于密閉容器中，反應達平衡后，SO₂的平衡轉化率（α）與體系總壓強（p）的關系如圖①所示，若A點二氧化硫的平衡濃度為0.04mol/L，則容器的體積為10L；圖①中B點SO₂、O₂、SO₃的平衡濃度之比為6：3：34；反應到達平衡時，時間t₁時縮小容器體積，請在圖②中畫出時間t₁之后反應速率變化圖象；圖③為壓強等于0.50MPa時不同溫度下SO₂轉化率與溫度關系圖，圖中T₂＜T₁（填寫“大于”或“小于”）

（3）在2L的密閉容器中，乙同學投入2mol SO₂和b mol O₂，25min時達到平衡，如圖所示，在35min時，改變某一條件，經(jīng)過一段時間后，70min時，反應再次達到平衡，回答下列問題：

①10min時，v（SO₂）_正＞v（SO₃）_逆（填“＞”“＜”或“=”）
②求0～10min時，v（O₂）=0.025mol/（L•min）
③反應開始至35min時，測得反應共放熱138.6kJ，則反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
△H=198kJ/mol
④35min時，改變的條件可能是d
a．加入更多的V₂O₅      b．從容器中分離出少量O₂          c．投入一定量的SO₃
d．降低反應溫度         e．往容器中加入N₂，使容器壓強增大．

Answer 1

分析 （1）加入催化劑，可以使得反應活化能減小，反應速度加快；
（2）某溫度下，甲同學將2mol SO₂和1mol O₂置于密閉容器中，反應達平衡后，SO₂的平衡轉化率（α）與體系總壓強（p）的關系如圖①所示，若A點二氧化硫的平衡濃度為0.04mol/L，圖象中二氧化硫轉化率為0.8，結合三行計算列式計算，
                          2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）    2                1               0
變化量（mol）  2×0.8           0.8            1.6
平衡量（mol） 0.4               0.2            1.6
體積計算依據(jù)A點二氧化硫的平衡濃度為0.04mol/L和平衡狀態(tài)二氧化硫物質的量計算，
圖中B點二氧化硫轉化率為0.85，結合三行計算列式計算得到平衡狀態(tài)下各物質的物質的量，濃度之比等于其物質的量之比，
反應到達平衡時，時間t₁時縮小容器體積是增大壓強，平衡正向進行，正逆反應速率都增大，據(jù)此畫出變化的速率曲線，
圖③為壓強等于0.50MPa時不同溫度下SO₂轉化率與溫度關系，先拐先平溫度高；
（3）①圖象中10min時隨時間增大，三氧化硫物質的量增大，二氧化硫物質的量減小，說明反應正向進行；
②求0～10min時三氧化硫增大1.0mol，計算三氧化硫表示的反應速率v=$\frac{\frac{1.0mol}{2L}}{10min}$=0.05mol/（L•min），速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比計算氧氣的反應速率；
③反應開始至35min時，生成三氧化硫1.4mol，測得反應共放熱138.6kJ，計算生成2mol三氧化硫放出的熱量得到；
④35min時，圖象變化可知二氧化硫減小，三氧化硫增大，平衡正向進行，反應是放熱反應，改變的條件可能是降低溫度．

解答 解：（1）因圖中表示為反應物總能量高于生成物總能量，E為活化能，加入催化劑，活化能減小，但是不會改變反應熱的大小，E的大小對該反應的反應熱無影響，該反應通常用V₂O₅作催化劑，加入V₂O₅后，改變的是圖中的E
故答案為：無；B；
（2）某溫度下，甲同學將2mol SO₂和1mol O₂置于密閉容器中，反應達平衡后，SO₂的平衡轉化率（α）與體系總壓強（p）的關系如圖①所示，若A點二氧化硫的平衡濃度為0.04mol/L，圖象中二氧化硫轉化率為0.8，結合三行計算列式計算，
                          2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）    2                1               0
變化量（mol）  2×0.8           0.8            1.6
平衡量（mol） 0.4               0.2            1.6
A點二氧化硫的平衡濃度為0.04mol/L，則容器的體積=$\frac{0.4mol}{0.04mol/L}$=10L，
圖中B點二氧化硫轉化率為0.85，結合三行計算列式計算得到平衡狀態(tài)下各物質的物質的量，
                           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）    2                1               0
變化量（mol）  2×0.85        0.85          1.7
平衡量（mol）  0.3              0.15          1.7
濃度之比等于其物質的量之比，圖①中B點SO₂、O₂、SO₃的平衡濃度之比=0.3：0.15：1.7=6：3：34，
反應到達平衡時，時間t₁時縮小容器體積是增大壓強，平衡正向進行，正逆反應速率都增大，據(jù)此畫出變化的速率曲線，，

圖③為壓強等于0.50MPa時不同溫度下SO₂轉化率與溫度關系，先拐先平溫度高，T₁＞T₂，
故答案為：10；6：3：34；＜；
（3）①圖象中10min時三氧化硫和二氧化硫物質的量相同，但隨時間增大，三氧化硫物質的量增大，二氧化硫物質的量減小，說明反應正向進行，v（SO₂）_正＞v（SO₃）_逆，
故答案為：＞；
②求0～10min時三氧化硫增大1.0mol，計算三氧化硫表示的反應速率v（SO₃）=$\frac{\frac{1.0mol}{2L}}{10min}$=0.05mol/（L•min），速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比，計算氧氣的反應速率v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（SO₃）=0.025mol/（L•min），
故答案為：0.025mol/（L•min）；
③反應開始至35min時，生成三氧化硫1.4mol，測得反應共放熱138.6kJ，計算生成2mol三氧化硫放出的熱量=$\frac{2mol×138.6KJ}{1.4mol}$=198KJ，
故答案為：198；
④35min時，圖象變化可知二氧化硫減小，三氧化硫增大，平衡正向進行，反應是放熱反應，
a．加入更多的V₂O₅  是催化劑改變反應速率不改變化學平衡，故a錯誤；
b．從容器中分離出少量O₂ 平衡逆向進行，二氧化硫物質的量增大，故b錯誤；      
c．投入一定量的SO₃ ，平衡逆向進行，二氧化硫物質的量增大，故c錯誤；
d．反應是放熱反應，降低反應溫度 平衡正向進行，二氧化硫物質的量減小，三氧化硫物質的量增大，故d正確；        
e．往容器中加入N₂，使容器壓強增大，但各氣體分壓不變，平衡不變，故e錯誤；
故答案為：d．

點評 本題考查了化學反應速率、化學平衡影響因素、平衡計算，主要是平衡移動原理的分析應用，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．