Question

12．某溫度下，在裝有催化劑的容積為2L的反應容器中，充入SO₂和O₂各4mol，充分反應5min后達到平衡，測得反應容器內混合氣體的壓強為原來的80%．回答下列問題：
（1）用O₂的濃度變化表示該反應的化學反應速率．
（2）求SO₂的轉化率．
（3）求該反應的平衡常數．

Answer 1

分析 （1）設出氧氣的物質的量，然后根據差量法及壓強關系列式計算出達到平衡時消耗氧氣的物質的量，然后計算出用O₂的濃度變化來表示反應的化學反應速率；
（2）計算出反應消耗的二氧化硫的物質的量，再根據轉化率的表達式計算出二氧化硫的轉化率；
（3）計算出達到平衡時各組分的濃度，然后根據平衡常數的表達式計算出該溫度下該反應的平衡常數．

解答 解：設達到平衡時消耗氧氣的物質的量為x，
 則：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△n
       2      1          2            1
              x                       x
達到平衡時氣體的總物質的量為：4mol+4mol-x=8mol-x，
壓強和物質的量成正比，則：$\frac{8mol-x}{8mol}$=80%，
解得：x=1.6mol，
（1）達到平衡時消耗氧氣的物質的量為1.6mol，用O₂的濃度變化來表示反應的化學反應速率為：v（O₂）=$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{5min}$=0.16mol/（L•min），
答：用O₂的濃度變化來表示反應的化學反應速率為0.16mol/（L•min）；
（2）二氧化硫的轉化率為：$\frac{3.2mol}{4mol}$×100%=80%，
答：SO₂的轉化率為80%；
（3）達到平衡時，各組分的濃度為：c（SO₂）=$\frac{4mol-1.6mol×2}{2L}$=0.4mol/L，c（O₂）=$\frac{4mol-1.6mol}{2L}$=1.2mol/L，c（SO₃）=$\frac{3.2mol}{2L}$=1.6mol/L，
該溫度下該反應的平衡常數為：K=$\frac{1．{6}^{2}}{0．{4}^{2}×1.2}$=$\frac{40}{3}$=13.3，
答：該溫度下該反應的平衡常數為13.3．

點評 本題考查了化學反應速率、化學平衡常數、轉化率等計算，題目難度中等，注意掌握化學反應速率、化學平衡常數的概念及計算方法，明確密閉容器中物質的量與壓強成正比的關系．