Question

4．在一個溫度恒定的密閉容器中，發(fā)生反應2SO₂+O₂?2SO₃，請按要求回答下列問題．
[恒定壓強條件下]
（1）若開始時放入1mol SO₂和0.5mol O₂，達平衡后，生成0.9mol SO₃，這時SO₂的轉(zhuǎn)化率為90%．
（2）若開始時放入4mol SO₂和2mol O₂，達平衡后，生成SO₃的物質(zhì)的量為3.6mol．
[恒定容積條件下]
（3）若開始時放入1mol SO₂和0.5mol O₂，達平衡后，生成a mol SO₃，則a＜0.9（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）若令x、y和z分別代表初始加入SO₂、O₂和SO₃的物質(zhì)的量，要使達平衡時，反應混合物中三種氣體的物質(zhì)的量分別與（3）中平衡時完全相同，且反應正向進行，則必須滿足的等式關系是x+z=1，y+$\frac{1}{2}$z=0.5．（用x、y、z代數(shù)式表示），x的取值范圍是（1-a）＜x≤1．

Answer 1

分析 （1）由方程式可知△n（SO₂）=△n（SO₃），SO₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{S{O}_{2}物質(zhì)的量變化量}{S{O}_{2}起始物質(zhì)的量}$×100%；
（2）若開始時放入4mol SO₂和2mol O₂，與（1）中SO₂、O₂的起始物質(zhì)的量之比均為2：1，恒溫恒壓下與（1）中平衡為等效平衡，平衡時反應轉(zhuǎn)化率相等；
（3）正反應為氣體物質(zhì)的量減小的反應，恒溫恒容下，平衡時壓強減小，所到達的平衡等效為在（1）中平衡基礎上減小壓強，平衡逆向移動；
（4）若令x、y和z分別代表初始加入SO₂、O₂和SO₃的物質(zhì)的量，要使達平衡時，反應混合物中三種氣體的物質(zhì)的量分別與（3）中平衡時完全相同，恒溫恒容下，按化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊滿足n（SO₂）=1mol、n（O₂）=0.5mol，且反應正向進行，二氧化硫物質(zhì)的量應大于（3）中平衡時二氧化硫的物質(zhì)的量，三氧化硫物質(zhì)的量為0時，二氧化硫起始物質(zhì)的量最大．

解答 解：（1）由方程式可知△n（SO₂）=△n（SO₃）=0.9mol，則SO₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.9mol}{1mol}$×100%=90%，
故答案為：90%；
（2）若開始時放入4mol SO₂和2mol O₂，與（1）中SO₂、O₂的起始物質(zhì)的量之比均為2：1，恒溫恒壓下與（1）中平衡為等效平衡，平衡時反應轉(zhuǎn)化率相等，則達平衡后，生成SO₃的物質(zhì)的量為0.9mol×$\frac{4mol}{1mol}$=3.6mol，
故答案為：3.6mol；
（3）正反應為氣體物質(zhì)的量減小的反應，恒溫恒容下，平衡時壓強減小，所到達的平衡等效為在（1）中平衡基礎上減小壓強，平衡逆向移動，則a＜0.9，
故答案為：＜；
（4）若令x、y和z分別代表初始加入SO₂、O₂和SO₃的物質(zhì)的量，要使達平衡時，反應混合物中三種氣體的物質(zhì)的量分別與（3）中平衡時完全相同，恒溫恒容下，按化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊滿足n（SO₂）=1mol、n（O₂）=0.5mol，則x+z=1，y+$\frac{1}{2}$z=0.5，且反應正向進行，二氧化硫物質(zhì)的量應大于（3）中平衡時二氧化硫的物質(zhì)的量，（3）中平衡時二氧化硫為1mol-amol=（1-a）mol，三氧化硫物質(zhì)的量為0時，二氧化硫起始物質(zhì)的量最大為1mol，則（1-a）＜x≤1，
故答案為：x+z=1，y+$\frac{1}{2}$z=0.5；（1-a）＜x≤1．

點評 本題考查化學平衡的計算，題目難度中等，關鍵是對等效平衡規(guī)律的理解．