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)：2SO₂+O₂?2SO₃至平衡．
（1）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(kāi)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0.5mol Ar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 mol SO₂、0.2mol O₂、y mol SO₃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

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,等效平衡

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)三段式數(shù)據(jù)計(jì)算v（O₂），SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率等；依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時(shí)間越短；利用等效平衡來(lái)判斷平衡移動(dòng)來(lái)解答；
根據(jù)容器中的壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響；
（2）根據(jù)恒溫恒容2SO₂+O₂?2SO₃等效的條件進(jìn)行計(jì)算．

解答： 解：（1）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
               2SO₂+O₂

催化劑  .

△

2SO₃
起始量（mol）   2     1          0
變化量 （mol）  2x    x         2x
平衡量 （mol） 2-2x   1-x       2x

2x

3-x

=91%，x=O.938mol，則反應(yīng)從開(kāi)始至平衡的平均反應(yīng)速率v（O₂）=

x 1L

10min

=0.0938mol?L^-1?min^-1，
根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式等于生成物濃度的冪次方之積比上反應(yīng)物濃度的冪次方之積得：K=

C 2(SO 3)

C 2(SO 2)C(O 2)

，
根據(jù)上述三段式得SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率=

2x

2

×100%=93.8%，
因丙容器保持恒壓，反應(yīng)過(guò)程中體積變小，濃度增大，根據(jù)濃度越大，化學(xué)反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時(shí)間越短，所以達(dá)到平衡所需時(shí)間丙比甲短，若丙容器保持恒容，兩容器建立的平衡等效，而實(shí)際上丙容器體積減少，相對(duì)于甲壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以丙中SO₂的轉(zhuǎn)化率比甲大，平衡后，若向兩容器通入數(shù)量不多的等量氬氣，甲容器體積不變，壓強(qiáng)增大，參加反應(yīng)的氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)不變，平衡不移動(dòng)，容器中SO₃的物質(zhì)的量不變；丙容器體積增大，壓強(qiáng)不變，參加反應(yīng)的氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)減少，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，容器中SO₃的物質(zhì)的量減�。�
故答案為：0.0938；K=

C 2(SO 3)

C 2(SO 2)C(O 2)

；93.8%；＜；＞；不變；減�。�

（2）若在乙容器中充入x mol SO₂、0.2mol O₂、y mol SO₃維持500℃反應(yīng)至平衡時(shí)，容器中SO₃的體積分?jǐn)?shù)亦為91%，說(shuō)明甲和乙在恒溫恒容條件下等效平衡，則將
x mol SO₂、0.2mol O₂、y mol SO₃數(shù)據(jù)中y mol SO₃的量完全轉(zhuǎn)化到反應(yīng)物，使SO₂、O₂的量分別等于2mol和1mol
               2SO₂+O₂

催化劑  .

△

2SO₃
起始量（mol）   x     0.2        y
完全轉(zhuǎn)化 （mol）x+y  0.2+

y

2

      0
故：x+y=2；0.2+

y

2

=1；解得x=0.4；y=1.6
故答案：0.4；1.6．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡移動(dòng)的判斷，本題難度較大，注意等效平衡的理解和應(yīng)用．