Question

（2010?上海）接觸法制硫酸工藝中，其主反應在450℃并有催化劑存在下進行：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）+190kJ
1）該反應所用的催化劑是

五氧化二釩

 （填寫化合物名稱），該反應450℃時的平衡常數

大于

 500℃時的平衡常數（填“大于”、“小于”或“等于”）．
2）該熱化學反應方程式的意義是

在450℃時，2molSO₂氣體和1molO₂氣體完全反應生成2molSO₃氣體時放出的熱量為190kJ

．
3）對于反應2SO₂+O₂?2SO₃（g），化學平衡狀態的標志為

bd

a．v_正（O₂）=2v_正（SO₃）     
b．容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化
c．容器中氣體的密度不隨時間而變化 
d．容器中氣體的分子總數不隨時間而變化
4）在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20mol SO₂和0.10molO₂，半分鐘后達到平衡，測得容器中含SO₃0.18mol，則v（O₂）=

0.036

mol．L^-1．min^-1：若繼續通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，則平衡

向正反應方向

移動（填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”），再次達到平衡后，

0.36

mol＜n（SO₃）＜

0.40

 mol．

Answer 1

分析：1）二氧化硫和氧氣在五氧化二釩的催化作用下生成三氧化硫，平衡常數只與溫度有關，吸熱反應平衡常數隨溫度升高而增大，放熱反應則相反；
2）熱化學方程式應注明反應熱的測定條件、聚集狀態、反應熱的數值、單位、符號，其化學計量數表示該物質的物質的量；
3）根據化學平衡狀態的標志：正反應速率等于逆反應速率，平衡混合物中各組成成分的含量不變來判斷；
4，化學反應速率的定義求出氧氣的速率；根據影響化學平衡的因素來判斷平衡移動方向，利用極限法求出再次達平衡后n（SO₃）的范圍．

解答：解：1）二氧化硫和氧氣在五氧化二釩的催化作用下生成三氧化硫；化學平衡常數只與溫度有關，吸熱反應平衡常數隨溫度升高而增大，放熱反應平衡常數隨溫度升高而減小，該反應為放熱反應，450℃時的平衡常數大于500℃時的平衡常數；
2）熱化學方程式表明化學反應所放出或吸收熱量的化學方程式，反應熱的測量與溫度有關，應注明溫度，各物質化學式前的化學計量數表示該物質的物質的量，反應物和生成物的聚集狀態不同，反應熱也不相同，應注明聚集狀態，+190kJ表示放出190kJ的熱量，該熱化學方程式的意義是：在450℃時，2molSO₂氣體和1molO₂氣體完全反應生成2molSO₃氣體時放出的熱量為190kJ；
3）化學平衡狀態的標志：正反應速率等于逆反應速率，平衡混合物中各組成成分的含量不變來判斷，
a、v_正（O₂）=2v_正（SO₃）均為正反應速率，不能判斷是否達到平衡；
b、容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化，說明平衡混合物中各組成成分含量不變，反應達到平衡狀態；
c、氣體的密度=

質量

體積

，根據質量守恒定律，反應過程中氣體的總質量不變，容器體積不變，氣體的密度不會發生變化，故容器中氣體的密度不隨時間而變化，不能判斷反應是否達到平衡；
d、該反應為氣體的分子總數減少的反應，當容器中氣體的分子總數不隨時間而變化時，平衡混合物中各組成成分含量不變，反應達到平衡狀態；
4）當生成0.18molSO₃時，參加反應的氧氣的物質的量為x，
2SO₂+O₂

V2O5

△

2SO₃
     1      2
     x      0.18mol

1

2

=

x

0.18mol

     
x=0.09mol
v（O₂）=

0.09mol

5L?0.5min

=0.036mol．L^-1?min^-1；
繼續通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，容器內壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應方向移動；
用極限法求出n（SO₃）的范圍，
假設平衡不移動，此時n（SO₃）=0.18×2=0.36mol，
假設0.40molSO₂完全生成SO₃，根據化學方程式2SO₂+O₂

V2O5

△

2SO₃可知n（SO₃）=0.4mol，
所以再次達到平衡時，0.36mol＜n（SO₃）＜0.40mol．                                   
故答案為：1）五氧化二釩；大于；
2）在450℃時，2molSO₂氣體和1molO₂氣體完全反應生成2molSO₃氣體時放出的熱量為190kJ；
3）bd；
4）0.036；向正反應方向；0.36；0.40．

點評：本題考查化學反應速率、平衡常數、化學平衡狀態的判斷、化學平衡的影響因素等，知識面廣，應加強平時知識的積累．