Question

t℃時(shí)，在兩個(gè)相同的密閉剛性容器（恒容）中分別進(jìn)行SO₂和SO₃相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ的情況分別如圖Ⅰ和圖Ⅱ所示：
分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：達(dá)到平衡時(shí)，平衡狀態(tài)Ⅰ和平衡狀態(tài)Ⅱ完全相同．
（1）若實(shí)驗(yàn)Ⅰ中SO₂的起始濃度為1mol?L^-1，實(shí)驗(yàn)Ⅱ中SO₃的起始濃度為

 

mol?L^-1．
（2）維持實(shí)驗(yàn)Ⅰ的起始濃度和實(shí)驗(yàn)溫度不變，若在密閉可變體積容器（等壓容器）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)：Ⅰ與Ⅱ中SO₂的含量關(guān)系：Ⅰ

 

Ⅱ（填“＜”“=”“＞”）．

（3）若起始濃度c（SO₂）=m mol?L^-1，c（O₂）=n mol?L^-1，c（SO₃）=p mol?L^-1，在相同條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要求達(dá)到平衡時(shí)的狀態(tài)與實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ完全相同，則m、n、p必須滿足的條件是

 

．
（4）若實(shí)驗(yàn)Ⅰ中SO₂的轉(zhuǎn)化率為a%，則實(shí)驗(yàn)Ⅱ中SO₃的轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）平衡狀態(tài)Ⅰ和平衡狀態(tài)Ⅱ完全相同，二者為完全等效平衡，實(shí)驗(yàn)Ⅱ中SO₃的起始濃度按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化得到SO₂的濃度為1mol?L^-1；
（2）原平衡狀態(tài)Ⅰ和原平衡狀態(tài)Ⅱ完全相同，二氧化硫的含量相等．維持實(shí)驗(yàn)Ⅰ的起始濃度和實(shí)驗(yàn)溫度不變，在密閉可變體積容器（等壓容器）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，達(dá)到化學(xué)平衡，等效為在原平衡Ⅰ的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，與原平衡Ⅰ相比，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（3）由（1）實(shí)驗(yàn)Ⅱ中SO₃完全轉(zhuǎn)化為SO₂時(shí)，得到二氧化硫的濃度為1mol/L，同時(shí)得到氧氣的濃度為0.5mol/L，即平衡Ⅰ中二氧化硫、氧氣的起始濃度分別為1mol/L、0.5mol/L，由于恒溫恒容下的等效平衡，應(yīng)滿足二者起始濃度之比為2：1，且將三氧化硫完全轉(zhuǎn)化為二氧化硫和氧氣時(shí)，總的二氧化硫的濃度、氧氣的濃度與（1）中平衡I中二氧化硫、氧氣起始濃度對(duì)應(yīng)相等；
（4）實(shí)驗(yàn)Ⅰ、實(shí)驗(yàn)Ⅱ?yàn)榈刃�平衡，從正、逆不同方向建立平衡，由方程式可知起始濃度：c（SO₂）=c（SO₃），令起始濃度都是1mol/L，計(jì)算平衡時(shí)c′（SO₃），進(jìn)而表示出SO₃的轉(zhuǎn)化率．

解答： 解：（1）平衡狀態(tài)Ⅰ和平衡狀態(tài)Ⅱ完全相同，實(shí)驗(yàn)Ⅱ中SO₃完全轉(zhuǎn)化為SO₂時(shí)，二氧化硫的濃度也為1mol?L^-1，根據(jù)二氧化硫和三氧化硫之間的關(guān)系式知，三氧化硫的濃度應(yīng)該是1mol/L，
故答案為：1；
（2）原平衡狀態(tài)Ⅰ和原平衡狀態(tài)Ⅱ完全相同，二氧化硫的含量相等．維持實(shí)驗(yàn)Ⅰ的起始濃度和實(shí)驗(yàn)溫度不變，在密閉可變體積容器（等壓容器）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，達(dá)到化學(xué)平衡，等效為在原平衡Ⅰ的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，與原平衡Ⅰ相比，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，由方程式可知，減少2mol二氧化硫的同時(shí)，混合氣體總的物質(zhì)的量減少1mol，故二氧化硫的含量減小，即二氧化硫含量Ⅰ＜Ⅱ；
故答案為：＜；
（3）由（1）可知，實(shí)驗(yàn)Ⅱ中SO₃完全轉(zhuǎn)化為SO₂時(shí)，得到二氧化硫的濃度為1mol/L，氧氣的濃度為0.5mol/L，即平衡Ⅰ中二氧化硫、氧氣的起始濃度分別為1mol/L、0.5mol/L，
若起始濃度c（SO₂）=m mol?L^-1，c（O₂）=n mol?L^-1，c（SO₃）=p mol?L^-1，在相同條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，
將SO₃按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊，得到SO₂濃度為pmol/L、O₂濃度為

P

2

mol/L，
由于恒溫恒容下的等效平衡，應(yīng)滿足二者起始濃度之比為2：1，且將三氧化硫完全轉(zhuǎn)化為二氧化硫和氧氣時(shí)，總的二氧化硫的濃度、氧氣的濃度與（1）中平衡I中二氧化硫、氧氣起始濃度對(duì)應(yīng)相等，且故應(yīng)滿足：m=2n且m+p=1、n+

P

2

=0.5，
故答案為：m=2n且m+p=1、n+

P

2

=0.5；
（4）實(shí)驗(yàn)Ⅰ、實(shí)驗(yàn)Ⅱ?yàn)榈刃�平衡，從正、逆不同方向建立平衡，由方程式可知起始濃度：c（SO₂）=c（SO₃），令起始濃度都是1mol/L，則二氧化硫濃度變化為a%mol/L，由方程式可知平衡時(shí)c′（SO₃）=a%mol/L，故SO₃的轉(zhuǎn)化率=

1mol/L-a%mol/L

1mol/L

=1-a%，
故答案為：1-a%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查等效平衡計(jì)算，難度中等，理解等效平衡規(guī)律是解題的關(guān)鍵，（4）可以根據(jù)“從正、逆不同方向建立的等效平衡時(shí)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率之和為1”進(jìn)行解答．