Question

如圖所示，甲、乙均為容積1L的恒容容器，丙為恒壓容器。

向甲、丙中分別充入相應氣體，使丙起始體積為1L，維持500℃發(fā)生反應：2 SO2+O2 2 SO3至平衡。

甲中反應10min后達到平衡時，容器中SO3的體積分數(shù)為91%，則反應從開始至平衡的平均反應速率v(O2)= mol·L-1·min-1，平衡常數(shù)表達式為 。SO2的平衡轉(zhuǎn)化率= 。丙中達到平衡所需的時間 10min（填“＞”、“=”、“＜”），SO3的體積分數(shù) 91%（填“＞”、“=”、“＜”）。若上述已達平衡的甲、丙容器中分別充入0．5molAr氣體，容器中SO3的物質(zhì)的量：甲 丙 （填“增大”、“不變”、“減小”）。

（2）若在乙容器中充入x molSO2 0．2molO2 ymolSO3維持500℃反應至平衡時，容器中SO3的體積分數(shù)亦為91%，則x= ，y= 。

 

Answer 1

（1）0．0938 ； 93．8% ＜ ＞ 不變 減��；（2）x=0．4 y=1．6

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)反應方程式2 SO2+O2 2 SO3，假如氧氣反應消耗xmol．則消耗SO2 2xmol． 產(chǎn)生SO32xmol。由于容器中SO3的體積分數(shù)為91%，所以2x÷{(1－x)+(2－2x)+2x}=91%．解得x=0．938．所以v(O2)= 0．938mol÷1L÷10min=0．0938mol/(L·min)． 由方程式可知消耗SO2的量與產(chǎn)生的SO3相等。所以平衡時SO2轉(zhuǎn)化率=(2×0．938)÷2×100%=93．8%．當反應達到平衡時的化學平衡常數(shù)為由于甲為恒容的密閉容器。隨著反應的進行，體系的壓強減小；而丙是恒壓的密閉容器。增大壓強，物質(zhì)的濃度增大，化學反應速率加快，達到化學平衡所需要的時間縮短。所以達到平衡所需的時間＜10min。增大壓強化學平衡向氣體體積減小的反應方向移動，即向正反應方向移動，所以SO3的體積分數(shù)＞91%；若上述已達平衡的甲、丙容器中分別充入0．5molAr氣體，甲因為容器的容積不變，所以對平衡無影響，容器中SO3的物質(zhì)的量不變；而丙容器中由于是恒壓，所以容器的容積擴大，各組分氣體的氣體分壓減小，所以平衡逆向移動。因此達到平衡時SO3的物質(zhì)的量減小。（2）若在乙容器中充入x molSO2 0．2molO2 ymolSO3維持500℃反應至平衡時，容器中SO3的體積分數(shù)亦為91%，可以認為ymolSO3不是加入的，而是通過反應消耗SO2 和O2產(chǎn)生的。根據(jù)方程式中的物質(zhì)間的關(guān)系可知消耗SO2ymol；消耗O2y/2mol；則開始時加入的SO2為(x+y)mol；加入的O2為(0．2+y/2)mol．由于平衡時容器中SO3的體積分數(shù)亦為91%，所以是同一平衡狀態(tài)。因此(x+y)=2；0．2+y/2=1。解得x=0．4 y=1．6。

考點：考查化學平衡常數(shù)的表達式、化學反應速率的計算、外界條件對化學反應速率、化學平衡的影響、等效平衡的判斷及應用的知識。