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(yīng)氣體，使丙起始體積為1L，維持500℃發(fā)生反應(yīng)：2 SO2+O2 2 SO3至平衡。

甲中反應(yīng)10min后達(dá)到平衡時(shí)，容器中SO3的體積分?jǐn)?shù)為91%，則反應(yīng)從開始至平衡的平均反應(yīng)速率v(O2)= mol·L-1·min-1，平衡常數(shù)表達(dá)式為 。SO2的平衡轉(zhuǎn)化率= 。丙中達(dá)到平衡所需的時(shí)間 10min（填“＞”、“=”、“＜”），SO3的體積分?jǐn)?shù) 91%（填“＞”、“=”、“＜”）。若上述已達(dá)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(yīng)至平衡時(shí)，容器中SO3的體積分?jǐn)?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(yīng)方程式2 SO2+O2 2 SO3，假如氧氣反應(yīng)消耗xmol．則消耗SO2 2xmol． 產(chǎn)生SO32xmol。由于容器中SO3的體積分?jǐn)?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(shí)SO2轉(zhuǎn)化率=(2×0．938)÷2×100%=93．8%．當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)為由于甲為恒容的密閉容器。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，體系的壓強(qiáng)減小；而丙是恒壓的密閉容器。增大壓強(qiáng)，物質(zhì)的濃度增大，化學(xué)反應(yīng)速率加快，達(dá)到化學(xué)平衡所需要的時(shí)間縮短。所以達(dá)到平衡所需的時(shí)間＜10min。增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡向氣體體積減小的反應(yīng)方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以SO3的體積分?jǐn)?shù)＞91%；若上述已達(dá)平衡的甲、丙容器中分別充入0．5molAr氣體，甲因?yàn)槿萜鞯娜莘e不變，所以對(duì)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(kuò)大，各組分氣體的氣體分壓減小，所以平衡逆向移動(dòng)。因此達(dá)到平衡時(shí)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(yīng)至平衡時(shí)，容器中SO3的體積分?jǐn)?shù)亦為91%，可以認(rèn)為ymolSO3不是加入的，而是通過反應(yīng)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(shí)加入的SO2為(x+y)mol；加入的O2為(0．2+y/2)mol．由于平衡時(shí)容器中SO3的體積分?jǐn)?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(diǎn)：考查化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響、等效平衡的判斷及應(yīng)用的知識(shí)。