解题思路:(1)①根据图象可知温度越高,混合体系中SO3的百分含量越小,说明升高温度平衡向逆反应进行分析;
根据恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气,体积应增大,等效为降低压强判断移动方向;
②根据温度对化学平衡的影响判断平衡常数大小;D状态未达平衡,混合体系中SO3的百分含量小于平衡时的含量判断;
(2)①根据B中恒温恒压下,物质的量之比等于体积之比,设出B转化率为x,根据三段式列式计算;
②根据等效平衡及压强对化学平衡的影响分析;
③打开K,相当于A在恒压下反应,与B为等效平衡,体积比等压物质的量之比,据此计算出容器容积.
(1)①由图可知,温度越高,混合体系中SO3的百分含量越小,说明升高温度平衡向逆反应进行,即向左移动,升高温度向吸热反应方向移动,即该反应正反应为放热反应;
恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气,体积应增大,反应混合物各组分的浓度降低,等效为降低压强,压强降低平衡向体积增大方向移动,即向逆方向移动.
故答案为:<;向逆方向;
②温度升高,平衡向吸热方向移动,即向逆反应移动,K值减小,K1>K2;由于D状态未达平衡,混合体系中SO3的百分含量小于平衡时的,反应向正反应进行,所以v正>v逆,
故答案为:>;>;
(2)①设B中二氧化硫的转化率为x,
根据反应方程式:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)
反应前(mol) 4 2 0
转化(mol) 4x 2x 4x
平衡(mol) 4-4x2-2x 4x
达到平衡时,V(B)=0.7a L,恒温恒压条件下,容器的体积之比等于混合气体的物质的量之比,即(4mol+2mol):(4-4x+2-2x+4x)mol=a:0.7a,
解得:x=0.9,
故答案为:0.9;
②B在恒温恒压下,加入4mol SO2、2mol O2反应与加入2mol SO2、1mol O2反应等效,其中n(O2)=0.5n(SO2);
假如有装置C,向装置C加入2mol SO2、1mol O2反应,压强与B等压且恒温恒压条件下,达到平衡时与B为等效平衡,则一定满足n(SO2)B=2n(SO2)C=2n(O2)B,
由于A容积恒定,反应体系的压强小于C的压强,相当于减小了压强,平衡向着逆向移动,A中二氧化硫转化率小于C的,反应后达到平衡时n(SO2)A>n(SO2)C,由于n(SO2)C=n(O2)B,所以n(SO2)A>n(SO2)C=n(O2)B,即n(SO2)A>n(O2)B,
故答案为:>;
③打开K,过一段时间重新达到平衡(图 2)时,与B反应为等效平衡,相当于加入了6mol二氧化硫和3mol氧气,同温同压下,根据物质的量与体积成正比,达到平衡时总体积为:0.7a×[9mol/6mol]=1.05a,所以B的体积为1.05a-a=0.05a,
故答案为:0.05a.
点评:
本题考点: 探究化学反应机理;化学平衡常数的含义;化学平衡的影响因素;化学平衡的计算.
考点点评: 本题考查了化学平衡的计算、化学平衡常数的含义、化学平衡的影响等知识,题目难度较大,注意等效平衡的应用,(3)②③有一定的难度,充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用知识的能力.