Question

19．在一定溫度下，向一個容積可變的恒壓容器中，通入3mol SO₂和2mol O₂及固體催化劑，使之反應：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1，平衡時容器內氣體壓強為起始時的90%．保持同一反應溫度，在相同容器中，將起始物質的量改為4mol SO₂、3mol O₂、2mol SO₃（g），下列說法正確的是（　　）

• A． 第一次實驗平衡時反應放出的熱量為294.9kJ
• B． 兩次實驗平衡時，SO₂的轉化率相等
• C． 第二次實驗達平衡時SO₃的體積分數大于$\frac{2}{9}$
• D． 達平衡時，O₂表示的反應速率為0.25mol/（L•min）

Answer 1

分析 A．平衡時容器內氣體壓強為起始時的90%，根據三段式可計算出第一次平衡時參加反應的二氧化硫為1mol，結合熱化學方程式計算放出的熱量；
B．第二次等效為開始加入6mol SO₂、4mol O₂，為進一步等效在原平衡的基礎上增大壓強，平衡正向移動；
C．等效為開始加入6mol SO₂、4mol O₂，進一步等效在原平衡的基礎上增大壓強，平衡正向移動，新平衡時SO₃的體積分數大于第一次平衡；
D．根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（O₂），容積可變的恒壓容器中無法計算．

解答 解：A．恒溫恒容下，壓強之比等于物質的量之比，則平衡時混合氣體總物質的量為（3mol+2mol）×90%=4.5mol，則：
              2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△n=1
起始量（mol）：3       2        0
變化量（mol）：1      0.5       1      5-4.5=0.5
平衡量（mol）：2      1.5       1
第一次平衡時參加反應的二氧化硫為1mol，則第一次平衡時反應放出的熱量為196.6kJ×$\frac{1mol}{2mol}$=98.3 kJ，故A錯誤；
B．保持同一反應溫度，在相同容器中，將起始物質的量改為4mol SO₂、3mol O₂、2mol SO₃（g），等效為開始加入6mol SO₂、4mol O₂，相對于第一次在一定溫度下，向一個容積可變的恒壓容器中，通入3mol SO₂和2mol O₂及固體催化劑，為進一步等效在原平衡的基礎上增大壓強，平衡正向移動，第二次平衡時SO₂的轉化率大于第一次，故B錯誤；
C．第一次平衡時SO₃的體積分數=$\frac{1mol}{4.5mol}$=$\frac{2}{9}$，將起始物質的量改為4mol SO₂、3mol O₂、2mol SO₃（g），等效為開始加入6mol SO₂、4mol O₂，進一步等效在原平衡的基礎上增大壓強，平衡正向移動，新平衡時SO₃的體積分數大于第一次平衡，即第二次達平衡時SO₃的體積分數大于$\frac{2}{9}$，故C正確；
D．容器容積未知、到達平衡時間未知，不能計算反應速率，故D錯誤；
故選C．

點評 本題考查化學平衡計算，B選項注意利用等效思想解答，關鍵是構建平衡建立的途徑，題目難度中等．