Question

20．在一定溫度和壓強(qiáng)下，有如下反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g） $?_{△}^{催化劑}$2SO₃（g），將1.6molSO₂和0.8mol O₂放入一體積可變的密閉容器中，測(cè)得容器的起始容積為100L經(jīng)一段時(shí)間后，反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得混合氣體的體積為80L，請(qǐng)回答下列問題：
（1）達(dá)平衡時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率為60%；
（2）若起始時(shí)加入amolSO₂、bmol O₂，且a：b=2：1，在同樣溫度和壓強(qiáng)下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得混合氣體的容積為120L．則a、b的值分別為：a=2.4，b=1.2．
（3）若容器為體積不變的密閉容器，其容積為100L，起始時(shí)加入xmolSO₂、ymol O₂和zmol SO₃，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，溫度和壓強(qiáng)與（2）完全相同，容器內(nèi)各氣體的體積分?jǐn)?shù)也與（2）達(dá)平衡時(shí)的情況完全相同，則x、y應(yīng)該滿足的關(guān)系式為x=2y，x、z應(yīng)該滿足的關(guān)系式為x+z=2．

Answer 1

分析 （1）體積之比等于物質(zhì)的量之比可計(jì)算反應(yīng)后的氣體的物質(zhì)的量，結(jié)合三段式法計(jì)算該題．
（2）起始時(shí)加入amolS0₂、b mol O₂，且a：b=2：l，在同樣溫度和壓強(qiáng)下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，與（1）平衡狀態(tài)相同，為等效平衡，物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率和百分含量都相同，SO₃的體積分?jǐn)?shù)為與（1）相同，結(jié)合體積的關(guān)系計(jì)算；
（3）若將密閉容器體積固定為100L，起始時(shí)加入xmolS0₂、y mol 0₂和z mol SO₃，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，溫度、壓強(qiáng)與（2）完全相同，容器內(nèi)各氣體的體積分?jǐn)?shù)也與（2）達(dá)平衡時(shí)的情況完全相同，為等效平衡．

解答 解：（1）反應(yīng)方程式為2SO₂+O₂?2SO₃，利用三段式計(jì)算，
     2SO₂+O₂?2SO₃
起始：2mol 1mol 0
轉(zhuǎn)化：2x   x  2x
平衡：1.6-2x 0.8-x 2x
根據(jù)體積之比等于物質(zhì)的量之比可知：（1.6-2x+0.8-x+2x）：2.4=80：100，
解之得x=0.48，反應(yīng)的氣體的物質(zhì)的量為：1.6-0.48×2+0.8-0.48+0.48×2=1.92mol，
所以SO₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.48×2}{1.6}$×100%=60%，
故答案為：60%；
（2）起始時(shí)加入amolS0₂、b mol O₂，且a：b=2：l，在同樣溫度和壓強(qiáng)下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，與（1）平衡狀態(tài)相同，為等效平衡，物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率和百分含量都相同，SO₃的體積分?jǐn)?shù)為與（1）相同，
      2SO₂+O₂ ?2SO₃
起始：amol bmol 0
轉(zhuǎn)化：0.6a 0.3a 0.6a
平衡：a-0.6a b-0.3a 0.6a
壓強(qiáng)之比就等于物質(zhì)的量之比，列式為：$\frac{a-0.6a+b-0.3a+0.6a}{1.92}$=$\frac{120}{80}$，a=2b，
解得：a=2.4mol，b=1.2mol，
故答案為：2.4；1.2；
（3）若將密閉容器體積固定為100L，起始時(shí)加入xmolS0₂、y mol 0₂和z mol SO₃，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，溫度、壓強(qiáng)與（2）完全相同，容器內(nèi)各氣體的體積分?jǐn)?shù)也與（2）達(dá)平衡時(shí)的情況完全相同，為等效平衡，則有x=2y，且相當(dāng)于只加二氧化硫和氧氣時(shí)，起始時(shí)二氧化硫的物質(zhì)的量為x，$\frac{x}{100}$=$\frac{2.4}{120}$，x=2，即：x+z=2，
故答案為：x=2y；x+z=2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算、等效平衡判斷等知識(shí)，題目難度較大，注意等效平衡狀態(tài)的判斷及應(yīng)用，明確恒溫恒壓、恒溫恒容條件下的等效平衡的特點(diǎn)，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．