Question

14．己知反應2SO₂+O₂?2SO₃（△H＜0），試回答下列問題．
（1）如圖甲，某固定容積的密閉容器正中部有一固定隔板，溫度一定時進行以下實驗：
①若在A充入2mol SO₂和1mol O₂，在B充入2mol SO₃，平衡后兩部分的速率大小為v_A=v_B；
②若在A充入2mol SO₂和2mol O₂，平衡后有amol SO₃，則平衡時SO₃在混合氣體中的體積分數為$\frac{2a}{8-a}$（用含a的代數式表示）．
此時與①中A比較，SO₃的體積分數無法確定（填“變大”“變小”“不變”“無法確定”）
B充入xmol SO₂，y mol O₂和1mol SO₃，要使得B中反應達平衡后仍有amol SO₃，則x=1，y=1.5．
（2）如圖乙，某剛性密閉容器內有一活塞和彈簧，A充入4mol SO₂和2mol O₂，B內為真空，一段時間后活塞已保持靜止．
①如果對容器加熱，使A內氣體溫度升高，活塞移動的情況如何？活塞向下移動，而后靜止
②若在A中再充入一定量Ar，則反應達到新平衡時O₂的濃度變小（填“變大”“變小”“不變”“不能確定”）
③若再往A內迅速充入2mol SO₂和1 mol O₂，當活塞再次保持靜止時，SO₂的反應速率v與原平衡SO₂的反應速率v₀的大小關系為v＞v₀，同時SO₂轉化率比原平衡時增大（填“增大”“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）①甲中A、B溫度相同且體積相同，將2mol SO₃完全轉化到左邊可以得到2mol SO₂和1mol O₂，則A、B為完全等效平衡，平衡時的反應速率相等；
②若在A充入2mol SO₂和2mol O₂，平衡后有amol SO₃，則：
          2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始（mol）：2       2       0
轉化（mol）：a       0.5a    a
平衡（mol）：2-a     2-0.5a  a
據此可以計算平衡時SO₃在混合氣體中的體積分數；
恒溫恒容下，在A充入2mol SO₂和2mol O₂，等效為在①中平衡后再充入1mol O₂，與①中平衡相比，平衡正向移動，但平衡時三氧化硫的體積分數與二氧化硫的轉化率有關，三氧化硫的體積分數變化不能確定；
B充入xmol SO₂，y mol O₂和1mol SO₃，要使得B中反應達平衡后仍有amol SO₃，完全轉化到左邊滿足SO₂為2mol，O₂為2mol；
（2）①如果對容器加熱，使A內氣體溫度升高，A內氣體體積增大，而后平衡向逆反應進行；
②若在A中再充入一定量Ar，瞬間導致體積增大，平衡移動不能消除濃度減小；
③若再往A內迅速充入2mol SO₂和1 mol O₂，等效為在原平衡基礎增大壓強，與原平衡相比平衡正向移動．

解答 解：（1）①甲中A、B溫度相同且體積相同，將2mol SO₃完全轉化到左邊可以得到2mol SO₂和1mol O₂，則A、B為完全等效平衡，平衡時對應組分的濃度相等，平衡時的反應速率相等，則平衡后兩部分的速率大小為v_A=v_B，
故答案為：=；
②若在A充入2mol SO₂和2mol O₂，平衡后有amol SO₃，則：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始（mol）：2       2         0
轉化（mol）：a       0.5a      a
平衡（mol）：2-a     2-0.5a    a
則平衡時SO₃在混合氣體中的體積分數為$\frac{a}{2-a+2-0.5a+a}$=$\frac{2a}{8-a}$；
恒溫恒容下，在A充入2mol SO₂和2mol O₂，等效為在①中平衡后再充入1mol O₂，與①中平衡相比，平衡正向移動，但平衡時三氧化硫的體積分數與二氧化硫的轉化率有關，三氧化硫的體積分數變化不能確定；
B充入xmol SO₂，y mol O₂和1mol SO₃，要使得B中反應達平衡后仍有amol SO₃，完全轉化到左邊滿足SO₂為2mol，O₂為2mol，則：x+1=2，y+$\frac{1}{2}$×1=2，故x=1、y=1.5，
故答案為：$\frac{2a}{8-a}$；無法確定；1；1.5；
（2）①如果對容器加熱，使A內氣體溫度升高，A內氣體體積增大，活塞向下移動，而后平衡向逆反應進行，活塞繼續向下移動，最后到達平衡，
故答案為：活塞向下移動，而后靜止；
②若在A中再充入一定量Ar，瞬間體積增大，反應混合物濃度減小，但平衡移動不能消除濃度減小，則達到新平衡時O₂的濃度變小，
故答案為：變小；
③若再往A內迅速充入2mol SO₂和1 mol O₂，等效為在原平衡基礎增大壓強，與原平衡相比平衡正向移動，再次平衡時壓強、濃度均增大，則活塞再次保持靜止時，SO₂的反應速率v與原平衡SO₂的反應速率v₀的大小關系為v＞v₀，同時SO₂轉化率比原平衡時增大，
故答案為：＞；增大．

點評 本題考查化學平衡計算、等效平衡等，關鍵是對等效平衡規律的理解，難度中等．