Question

18．在一定溫度下，10L密閉容器中加入5molSO₂、4.5molO₂，經10min后反應達平衡時，有3molSO₂發生了反應．試回答下列問題：
（1）O₂的轉化率為多少？
（2）用SO₂表示該反應的反應速率為多少？
（3）平衡時容器內氣體壓強與反應前的壓強之比為多少？（最簡整數比）
（4）平衡時體系中SO₃的百分含量（體積分數）為多少？
（5）平衡常數K為多少？
（6）若向平衡混合物的容器中通人少量氦氣后，化學平衡如何移動？

Answer 1

分析 10L密閉容器中加入5.0molSO₂、4.5molO₂，c（SO₂）=$\frac{5.0mol}{10L}$=0.50mol/L，c（O₂）=$\frac{4.5mol}{10L}$=0.45mol/L，經10min后反應達平衡時反應的SO₂的濃度=$\frac{3.0mol}{10L}$=0.30mol/L，
則                  2SO₂+O₂ ?2SO₃
起始濃度（mol/L）  0.50   0.45       0
變化濃度（mol/L）  0.30   0.15      0.30
平衡濃度（mol/L）  0.20   0.30      0.30 
（1）氧氣的轉化率=$\frac{反應的c（{O}_{2}）}{初始c（{O}_{2}）}$×100%；
（2）v（SO₂）=$\frac{△c}{△t}$；
（3）恒溫恒容下，氣體壓強之比等于其物質的量之比；
（4）恒溫恒容下，氣體壓強之比等于其物質的量之比，所以氣體壓強所占分數等于氣體的物質的量所占分數；
（5）化學平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{c（{O}_{2}）．{c}^{2}（S{O}_{2}）}$；
（6）恒容條件下通入少量He后二氧化硫、氧氣、三氧化硫濃度不變，化學平衡不移動．

解答 解：10L密閉容器中加入5.0molSO₂、4.5molO₂，c（SO₂）=$\frac{5.0mol}{10L}$=0.50mol/L，c（O₂）=$\frac{4.5mol}{10L}$=0.45mol/L，經10min后反應達平衡時反應的SO₂的濃度=$\frac{3.0mol}{10L}$=0.30mol/L，
則                  2SO₂+O₂ ?2SO₃
起始濃度（mol/L）  0.50   0.45       0
變化濃度（mol/L）  0.30   0.15      0.30
平衡濃度（mol/L）  0.20   0.30      0.30 
（1）氧氣的轉化率=$\frac{反應的c（{O}_{2}）}{初始c（{O}_{2}）}$×100%=$\frac{0.15mol/L}{0.45mol/L}$×100%=33.3%，
答：氧氣的轉化率是33.3%；
（2）v（SO₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.30mol/L}{10min}$=0.03 mol/（L．min），
答：二氧化硫的反應速率是0.03 mol/（L．min）；
（3）2SO₂+O₂ ?2SO₃
起始（mol）           5         4.5    0
變化（mol）           3         1.5    3
平衡（mol）           2         3       3
恒溫恒容下，氣體壓強之比等于其物質的量之比，所以平衡時壓強與反應初始壓強之比=（2+3+3）mol：（5+4.5）mol=16：19，
答：平衡時容器內氣體壓強與反應前的壓強之比為16：19；
（4）恒溫恒容下，氣體壓強之比等于其物質的量之比，所以氣體壓強所占分數等于氣體的物質的量所占分數，
所以平衡時三氧化硫體積分數百分含量=$\frac{3mol}{（2+3+3）mol}×100%$=37.5%，
答：平衡時三氧化硫體積分數為37.55；
（5）化學平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{c（{O}_{2}）．{c}^{2}（S{O}_{2}）}$=$\frac{（0.3{0）}^{2}}{（0.20）^{2}.0.30}$=7.5，
答：化學平衡常數K為7.5；
（6）恒容條件下通入少量He后二氧化硫、氧氣、三氧化硫濃度不變，正逆反應速率不變且相等，所以化學平衡不移動，答：若向平衡混合物的容器中通人少量氦氣后，化學平衡不移動．

點評 本題考查化學平衡計算，為高頻考點，側重考查學生分析計算能力，正確運用“三段式”法來分析解答即可，注意（6）題容器壓強增大但未引起反應物和生成物濃度變化，則平衡不移動，為易錯點．