Question

將2molSO₂和1molO₂在一密閉容器中，于一定條件下發生反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），達到平衡后，生成了amolSO₃．
（1）達到平衡時SO₃的體積分數是

 

 （用字母a的表達式表示）．
（2）若該反應是在恒溫恒壓的密閉容器中進行的．現加入4molSO₂和2molO₂，達到平衡后SO₃的物質的量為

 

mol （用字母a表示）．此時SO₃在反應混合氣中的體積分數

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）
（3）若該反應是在恒溫恒容的密閉容器中進行的．
①若要使反應達到相同的平衡狀態，可改為加入

 

molSO₃，或b molSO₃和

 

molSO₂和

 

molO₂的混合物．
②現加入4molSO₂和2molO₂，達到平衡后SO₃的物質的量[n（SO₃）]的取值范圍是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：利用三段式進行計算，
             2SO₂+O₂?2SO₃
開始 （mol）  2   1   　　　　　 0
轉化（mol）  a  

1

2

a    　　　　 a
平衡 （mol） 2-a 1-

1

2

a  　　  　  a
（1）利用體積之比等于物質的量之比可算出體積分數；
（2）在恒溫恒壓的密閉容器中加入4molSO₂和2molO₂與加入2molSO₂和1molO₂互為等效平衡，所以平衡時前者SO₃的物質的量為后者的2倍，而SO₃的體積分數與后者相同，據此答題；
（3）①在恒溫恒容的密閉容器中進行的等效平衡必須是完全等效，即將反應中的所有物質全部折算成反應物，起始總量應當相同，據此答題；
②在恒溫恒容的密閉容器中加入4molSO₂和2molO₂，達到平衡后，由于壓強增大平衡正向移動，所以與加入2molSO₂和1molO₂相比，平衡時前者SO₃的物質的量為后者的2倍還要多一點，但由于該反應為可逆反應，生成的三氧化硫最多不能達到4mol，據此答題；

解答： 解：利用三段式進行計算，
             2SO₂+O₂?2SO₃
開始 （mol）  2   1   　　　　　 0
轉化（mol）  a  

1

2

a    　　　　 a
平衡 （mol） 2-a 1-

1

2

a  　　  　  a
（1）利用體積之比等于物質的量之比可知達到平衡時SO₃的體積分數為

a

2-a +1- 1 2 a+a

=

2a

6-a

，故答案為：

2a

6-a

；
（2）在恒溫恒壓的密閉容器中加入4molSO₂和2molO₂與加入2molSO₂和1molO₂互為等效平衡，所以平衡時前者SO₃的物質的量為后者的2倍，而SO₃的體積分數與后者相同，故答案為：2a，不變；
（3）①在恒溫恒容的密閉容器中進行的等效平衡必須是完全等效，即將反應中的所有物質全部折算成反應物，起始總量應當相同，
根據化學方程式計算，
             2SO₂+O₂?2SO₃
開始 （mol）  2   1   　　　　　 0
折算后（mol） 0   0              2
另外bmol三氧化硫可折算成bmol二氧化硫和0.5mol氧氣，根據完全等效的思想，可知要達到與起始2molSO₂和1molO₂相同體積分數，除了b mol三氧化硫外還需要二氧化硫為（2-b）mol，需要氧氣（1-0.5b）mol，故答案為：2，2-b，1-0.5b；
②在恒溫恒容的密閉容器中加入4molSO₂和2molO₂，達到平衡后，由于壓強增大平衡正向移動，所以與加入2molSO₂和1molO₂相比，平衡時前者SO₃的物質的量為后者的2倍還要多一點，但由于該反應為可逆反應，生成的三氧化硫最多不能達到4mol，所以達到平衡后SO₃的物質的量[n（SO₃）]的取值范圍是2a＜n（SO₃）＜4，故答案為2a＜n（SO₃）＜4；

點評：本題要主要考查了根據化學平衡計算體積分數、等效平衡的思想解決問題，難度中等，解題時關鍵是要用好等效平衡的思想．