Question

14．將0.46mol SO₂和0.22mol氧氣放入容積為2L的密閉容器中，發生反應2SO₂ （g）+O₂ （g）?2SO₃ （g），在一定溫度下，反應達到平衡，得到0.24mol SO₃，則反應的平衡常數K=23.8．若溫度不變，再加入1.0mol氧氣后重新達到平衡，則SO₂的平衡濃度減小（填“增大”、“不變”或“減小”），氧氣的轉化率降低（填“升高”、“不變”或“降低”），SO₃的體積分數減小（填“增大”、“不變”或“減小”）．

Answer 1

分析 將0.46mol SO₂和0.22mol氧氣放入容積為2L的密閉容器中，發生反應2SO₂ （g）+O₂ （g）?2SO₃ （g），在一定溫度下，反應達到平衡，得到0.24mol SO₃，則：
                          2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始濃度（mol/L）：0.23    0.11     0
變化濃度（mol/L）：0.12    0.06     0.12
平衡濃度（mol/L）：0.11    0.05     0.12
根據化學平衡常數為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積之比計算K、影響化學平衡的因素分析溫度不變，再加入1.0mol氧氣后平衡正向移動的變化．

解答 解：將0.46mol SO₂和0.22mol氧氣放入容積為2L的密閉容器中，發生反應2SO₂ （g）+O₂ （g）?2SO₃ （g），在一定溫度下，反應達到平衡，得到0.24mol SO₃，則：
                          2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始濃度（mol/L）：0.23    0.11     0
變化濃度（mol/L）：0.12    0.06     0.12
平衡濃度（mol/L）：0.11    0.05     0.12
則化學平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$=$\frac{0.1{2}^{2}}{0.1{1}^{2}×0.05}$=23.8；
若溫度不變，再加入1.0mol氧氣，則平衡正向移動，重新達到平衡，則 SO₂的平衡濃度增大，但氧氣的轉化率降低，
                         2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：0.22           0.1+1.0     0.24
變化量（mol）：2x                 x             2x
二次平衡（mol）：0.22-2x     1.1-x        0.24+2x
二次平衡時SO₃的體積分數：$\frac{0.24+2x}{0.22-2x+1.1-x+0.24+2x}$=$\frac{0.24+2x}{1.56-x}$，而x的極大值為0.1，故$\frac{0.24+2x}{1.56-x}$的極大值為30%，三氧化硫的體積分數減小；
 故答案為：23.8； 減小； 降低；減小．

點評 本題考查化學平衡計算，（2）中二次平衡時三氧化硫體積分數判斷為易錯點，注意利用極限法進行解答，難度中等．