Question

14．如圖所示，將4mol SO₂和2mol O₂混合置于體積可變的等壓容器中，在一定溫度下發(fā)生如下反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H＜0．該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)A時(shí)，測得氣體總物質(zhì)的量為4.2mol．若SO₂、O₂、SO₃的起始物質(zhì)的量分別用a、b、c 表示，試回答：
（1）達(dá)到平衡狀態(tài)A的容器中通入少量O₂，體系中SO₂的體積分?jǐn)?shù)將減小，若要使SO₂的體積分?jǐn)?shù)再變至與原平衡狀態(tài)A相同，可采用的措施有通入適量SO₂或給體系升溫；
（2）若起始時(shí)a=1.2mol，b=0.6mol，且達(dá)到平衡后各氣體的體積分?jǐn)?shù)與平衡狀態(tài)A相同，則起始時(shí)c的取值為c≥0；
（3）若原平衡狀態(tài)A是在恒溫恒容下達(dá)到的，現(xiàn)要使反應(yīng)開始時(shí)向逆方向進(jìn)行，且達(dá)到的平衡狀態(tài)與A相同，則起始時(shí)c的取值范圍為3.6＜c≤4．

Answer 1

分析 （1）恒溫恒壓下，通入少量O₂能使平衡正向移動(dòng)并能提高SO₂轉(zhuǎn)化率，導(dǎo)致體系中SO₂的體積分?jǐn)?shù)減小，若要使SO₂的體積分?jǐn)?shù)再變至與原平衡狀態(tài)A相同，可通入適量SO₂，或給體系升溫使平衡逆向移動(dòng)；
（2）若起始時(shí)a=1.2mol，b=0.6mol，且達(dá)到平衡后各氣體的體積分?jǐn)?shù)與平衡狀態(tài)A相同，為等效平衡，恒溫恒壓下，按化學(xué)計(jì)量數(shù)完全轉(zhuǎn)化到左邊滿足n（SO₂）：n（O₂）=2：1；
（3）若原平衡狀態(tài)A是在恒溫恒容下達(dá)到的，達(dá)到的平衡狀態(tài)與A相同，按化學(xué)計(jì)量數(shù)完全轉(zhuǎn)化到左邊滿足n（SO₂）=4mol、n（O₂）=2mol，要使反應(yīng)開始時(shí)向逆方向進(jìn)行，則c應(yīng)大于原平衡時(shí)三氧化硫物質(zhì)的量，若二氧化硫、氧氣為0時(shí)，可以確定c的最大值．

解答 解：（1）在達(dá)到平衡狀態(tài)A的容器中再通入少量O₂，瞬間增大氧氣的濃度，能使平衡正向移動(dòng)并能提高SO₂轉(zhuǎn)化率，導(dǎo)致體系中SO₂的體積分?jǐn)?shù)減小，若要使SO₂的體積分?jǐn)?shù)再變至與原平衡狀態(tài)A相同，可通入適量SO₂，或給體系升溫使平衡逆向移動(dòng)；
故答案為：減�。煌ㄈ脒m量SO₂、給體系升溫；
（2）若起始時(shí)a=1.2mol，b=0.6mol，二者物質(zhì)的量之比等于起始時(shí)加入的2mol SO₂和1mol O₂的物質(zhì)的量之比，而三氧化硫轉(zhuǎn)化得到的SO₂與O₂d的物質(zhì)的量之比也是2：1，則c≥0按化學(xué)計(jì)量數(shù)完全轉(zhuǎn)化到左邊滿足n（SO₂）：n（O₂）=2：1，建立的平衡一定為等效平衡，
故答案為：c≥0；
（3）設(shè)原平衡中反應(yīng)的氧氣為xmol，則：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始（mol）：4       2         0
變化（mol）：2x      x         2x
平衡（mol）：4-2x    2-x       2x
則（4-2x）+（2-x）+2x=4.2，解得x=1.8，故原平衡時(shí)三氧化硫?yàn)?.6mol，
若原平衡狀態(tài)A是在恒溫恒容下達(dá)到的，達(dá)到的平衡狀態(tài)與A相同，按化學(xué)計(jì)量數(shù)完全轉(zhuǎn)化到左邊滿足n（SO₂）=4mol、n（O₂）=2mol，要使反應(yīng)開始時(shí)向逆方向進(jìn)行，則c＞3.6，SO₂和O₂的量均為0，c有值最大時(shí)，4molSO₂、2molO₂完全轉(zhuǎn)化可以得到4molSO₃，故3.6＜c≤4，
故答案為：3.6＜c≤4．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，涉及等效平衡問題，關(guān)鍵是理解掌握等效平衡規(guī)律，難度中等．