(1)某温度时,在2L容器中A、B两种物质间的转化反应中,A、B物质的量随时间变化的曲线如下图所示,由图中数据分析得:
①该反应的化学方程式为____________________;
②反应开始至4min时,B的平均反应速率为________ ,A的反应速率为_____ ,A的转化率为_____。
③4min时,反应是否达到平衡状态?________(填“是”或“否”),8min时,v(正)________v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
(2)下图表示在密闭容器中反应:2SO2(g) + O2(g)2SO3(g)△H<0达到平衡时,由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况,a时改变的条件可能是______________;b时改变的条件可能是______________。
2AB 0.025mol/(L•min) 0.05mol/(L•min) 50% 否 = 升温 减小SO3的浓度
【详解】
(1)①根据图象可知A为反应物,B为生成物,反应进行到4min时A物质的量变化为0.8mol-0.4mol=0.4mol,B物质的量变化0.4mol-0.2mol=0.2mol,A、B反应的物质的量之比2:1,所以反应的化学方程式为2AB;
②反应开始至4min时,A物质的量变化为0.4mol,浓度是0.4mol÷2L=0.2mol/L,则A的平均反应速率为0.2mol/L÷4min=0.05mol/(L•min),反应速率之比是化学计量数之比,则B物质表示的反应速率是0.025mol/(L•min)。A的转化率为;
③根据图像可知4min时随时间变化A、B物质的量发生变化,说明未达到平衡,8min时A、B物质的量不变,说明反应达到平衡状态,因此v(正)=v(逆);
(2)a时逆反应速率大于正反应速率,说明平衡应向逆反应方向移动,且正逆反应速率都增大,该反应的正反应放热,应为升高温度的结果;b时正反应速率不变,逆反应速率减小,在此基础上逐渐减小,应为减小生成物的原因,即b时改变的条件可能是减小SO3的浓度。
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近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如图:
(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH3=-297kJ·mol-1
反应Ⅱ的化学方程式为___,标准状况下每有6.72L的SO2发生反应,释放的能量为___kJ。
(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。
p2___p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是___。
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下:
i.SO2+4H++4I-=S↓+2I2+2H2O
ii.I2+2H2O+SO2=4H++4I-+SO
探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18mLSO2饱和溶液加入到2mL下列试剂中,密闭放置观察现象。
序号 | A | B | C |
试剂组成 | 0.4mol·L-1KI | 0.2mol·L-1H2SO4 | amol·L-1KI,0.2mol·L-1 H2SO4 |
实验现象 | 溶液变黄,一段时间后出现浑浊 | 无明显现象 | 溶液变黄,出现浑浊较A快 |
①C是A的对比实验,则a=___。
②设计实验B、C的目的:___。