问题 问答题

将2molSO2和1molO2混合置于容积为2L的密闭容器中,在800K时,发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H<0,当反应从开始进行到5min时,反应达到平衡状态,测得混合气体总物质的量为2.1mol.请回答下列问题:

(1)800K时,该反应的平衡常数为______,在0~5min时间间隔内SO2的反应速率为______.

(2)若在5min时降低温度,在某一时刻重新达到平衡状态,则新平衡混合物中气体的总物质的量______2.1mol(填“>”、“<”或“=”),简述你的判断理由:______.

(3)若相同条件下,向该容器内分别充人xmolSO2、ymolO2和zmolSO3,反应达到平衡时,容器内混合气体总物质的量仍为2.1mol.则:x、y、z必须满足的关系是______.(一个用含x、z的式子表示,一个用含y、z的式子表示)

(4)相同条件下,若在上述容器中,充入0.2mol SO2、0.4mol O2和4.0molSO3三种气体,下列对该反应状态的描述中,正确的是______(填字母序号).

A.处于平衡状态  B.不是平衡状态,反应正向进行 C.不是平衡状态,反应逆向进行.

答案

(1)令平衡时SO2的浓度变化量为cmol/L,则:

               2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)

开始(mol/L):1         0.5       0

变化(mol/L):c         0.5c      c

平衡(mol/L):1-c      0.5-0.5c    c

所以(1-c)mol/L×2L+(0.5-0.5c)mol/L×2L+cmol/L×2L=2.1mol

解得:c=0.9

故平衡时SO2、O2、SO3的浓度分别为0.1mol/L、0.05mol/L、0.9mol/L,

故平衡常数k=

c2(SO3)
c2(SO2)•c(O2)
=
0.92
0.12×0.05
=1620,

故v(SO2)=

0.9mol/L
5min
=0.18 mol/(L•min),

故答案为:1620;0.18 mol/(L•min);

(2)正反应是一个气体总物质的量减小的反应,且是放热反应,当降低温度时,平衡向正反应方向移动,达新平衡时,混合气体的总的物质的量减小,

故答案为:<;正反应是一个气体总物质的量减小的反应,且放热,当降低温度时,平衡向正反应方向移动;

(3)恒温恒容下,反应前后气体的物质的量发生变化,按化学计量数转化为左边,满足n(SO2)=2mol、n(O2)=1mol即可,由方程式 2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)可知,zmolSO3完全转化可得SO2为zmol,可得O2为0.5zmol,故满足x+z=2、y+0.5z=1,

故答案为:x+z=2、y+0.5z=1;

(4)充入0.2mol SO2、0.4mol O2和4.0molSO3三种气体,此时浓度商Qc=

(
4mol
2L
)2
(
0.2mol
2L
)2×
0.4mol
2L
=2000>1620,不是平衡状态,反应逆向进行,故选C.

单项选择题
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