Question

【題目】I.在恒溫恒壓下，向密閉容器中充入4 mol SO2和2 mol O2混合氣體，2 min后，反應達到平衡，生成SO3氣體0.5 mol，同時放出熱量Q kJ。回答下列問題

(1)寫出該反應的熱化學方程式為______________________________________。

(2)在該條件下，反應前后容器的體積之比為______________。

(3)①若把“恒溫恒壓下”改為“恒壓絕熱條件下”反應，平衡后n(SO3)______0.5mol(填 “大于”、“小于”或“等于”)；

②若把“恒溫恒壓下”改為“恒溫恒容下”反應，達平衡時放出熱量_______Q kJ(填 “大于”、“小于”或“等于”)。

II. 用焦炭還原NO2的反應為：2NO2(g)+2C(s )N2(g)+2CO2(g)，在恒溫條件下，1 mol NO2和足量C發生該反應，測得平衡時NO2和CO2的物質的量濃度與平衡總壓的關系如圖所示：

(1)A、B兩點的濃度平衡常數關系：Kc(A)_____Kc(B) (填 “﹥”、“<”或“﹦”)。

(2)A、B、C三點中NO2的轉化率最高的是_____(填“A”或“B”或“C”)點。

(3)計算C點時該反應的壓強平衡常數Kp(C)=______(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓物質的量分數)。

Answer 1

【答案】2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) △H= 4Q kJ·mol-1 6:5.75 小于 小于 = A 2 MPa

【解析】

I.（1）根據生成SO3氣體0.5 mol，同時放出熱量Q kJ，計算生成2mol時放出的熱量，寫熱化學方程式，注意標物質狀態；

（2）通過三段式計算平衡時各物質的量，恒壓下，氣體的體積之比=物質的量之比；

（3）①該反應是放熱反應，絕熱條件下，反應器溫度升高，相對于恒溫平衡逆向移動；

②該反應氣體體積減小，恒容條件相當于對恒壓條件平衡下的減小壓強，平衡逆向移動，放出的熱量減小。

II. ①化學平衡常數K只與溫度有關，溫度不變，K不變；

②根據壓強對化學平衡的影響分析可得；

③已知C點NO2和CO2的物質的量濃度相等，據此列三段式計算平衡時各物質的物質的量，再計算Kp。

I.（1）生成SO3氣體0.5 mol，同時放出熱量Q kJ，則生成2 mol SO3時放出的熱量為4 Q，則熱化學方程式為：2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) △H= 4Q kJ·mol-1；

故答案為：2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) △H= 4Q kJ·mol-1；

（2）反應2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)

起始量(mol)： 4 2 0

轉化量(mol)：0.5 0.25 0.5

平衡量(mol)：3.5 1.75 0.5

則反應前后容器的體積之比等于物質的量之比，即：（4+2）：（3.5+1.75+0.5）= 6：5.75；

故答案為：6：5.75；

（3）①該反應是放熱反應，絕熱條件下，反應器溫度升高，相對于恒溫平衡逆向移動，平衡后n(SO3)小于0.5 mol；

故答案為：小于；

②該反應氣體體積減小，恒容條件相當于對恒壓條件平衡下的減小壓強，平衡逆向移動，吸收熱量，則放出的熱量小于Q；

故答案為：小于。

II. ①A、B兩點的溫度相同，平衡常數K只與溫度有關，故濃度平衡常數關系：Kc(A) = Kc(B)；

故答案為：=；

②反應2NO2(g)+2C(s )N2(g)+2CO2(g)是個氣體體積增大的反應，增大壓強平衡逆向移動，故A、B和C三點中NO2的轉化率最高的是A點；

故答案為：A；

③1 mol NO2和足量C發生該反應，設反應二氧化氮x，列三段式：

2NO2(g)+2C(s )N2(g)+2CO2(g)

n始：1 0 0

n轉：x 0.5x x

n平：1x 0.5x x

從圖知C點時NO2和CO2的物質的量濃度相等，則1x = x，解得x = 0.5，則平衡時總的物質的量為1.25 mol，

C點時該反應的壓強平衡常數Kp(C) = (×10MPa)2×(×10MPa)/(×10MPa)2 = 2 MPa，

故答案為：2 MPa。