Question

【题目】(I)硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：

2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如下图所示。根据图示回答下列问题：

（1）将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10 MPa。该反应的平衡常数等于 ______________________。(不需要写表达式)

（2）平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)___________ K(B)(填“＞”、“＜”或“＝”)。

（3）此反应在恒温密闭的装置中进行，能充分说明此反应已达到平衡的标志是______。

A．接触室中气体的平均相对分子质量不再改变

B．接触室中SO2、O2、SO3的浓度相同

C．接触室中SO2、O2、SO3的物质的量之比为2∶1∶2

D．接触室中压强不随时间变化而变化

(II)已知工业制氢气的反应为CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，反应过程中能量变化如下图所示。在500 ℃时的平衡常数K＝9。若在2 L的密闭容器中CO和水蒸气的起始浓度都是0.1 mol/L，10 min时达到平衡状态。

（4）增加H2O(g)的浓度，CO的转化率将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

（5）平衡常数的表达式K＝_______。400 ℃时平衡常数K________9(填“>”、“<” 或“＝”)。

（6）已知2H2(g)＋O2(g) 2H2O (g)　ΔH＝－484 kJ/mol。结合上图写出CO完全燃烧生成CO2的热化学方程式：_____________________________________________。

Answer 1

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

【解析】

(I)（1）反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa，由图可知，SO2的平衡转化率α=0.80，利用三段式表示出平衡时反应混合物各组分的物质的量，再计算平衡时反应混合物各组分的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算；
（2）平衡状态由A变到B时，改变的是压强，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变；
（3）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，据此判断；

(II)（4）增大反应物H2O(g)的浓度，平衡正向移动，CO的转化率增大；
（5）化学平衡常数是用生成物浓度的幂次方除以反应物浓度的幂次方，从图上可见反应放热，降温平衡正向移动，K增大；

（6）利用盖斯定律，从待求反应出发，分析待求反应中的反应物和生成物在已知反应中的位置，通过相互加减可得。

(I)（1）反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa，由图可知，此时SO2的平衡转化率α=0.80，则参加反应的二氧化硫为2mol×80%=1.6mol，可列三段式：

所以平衡时浓度：c(SO2)=0.04mol/L，c(O2)=0.02mol/L，c(SO3)=0.16mol/L，故平衡常数；

故答案为：800；
（2）平衡状态由A变到B时，改变的是压强，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，故平衡常数K(A)=K(B)；

故答案为：=；
（3）A. 气体的总质量不变，随反应进行，气体的物质的量减小，平均相对分子质量增大，平均相对分子质量不变，说明到达平衡状态，故A正确；
B. 平衡时接触室中SO2、O2的浓度一定不相同，开始物质的量为2：1，按2：1反应，平衡时二者的物质的量之比为2：1，浓度之比为2：1，故B错误；
C. 平衡时接触室中SO2、O2、SO3物质的量之比可能为2：1：2，可能不是2：1：2，与二氧化硫的转化率有关，故C错误；
D. 随反应进行，气体的物质的量减小，接触室中压强减小，压强不随时间变化而变化，说明到达平衡状态，故D正确．
故答案为：AD；

(II)（4）增大反应物H2O(g)的浓度，平衡正向移动，CO的转化率增大；

故答案为：增大；

（5）化学平衡常数是用生成物浓度的幂次方除以反应物浓度的幂次方，则；从图上可见反应放热，降温平衡正向移动，K增大；

故答案为：；>；

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

②2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H= 484kJ/mol；

根据盖斯定律①×2+②得：2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H=566kJ/mol；

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