Question

537℃、1.01×10⁵Pa时，往容积可变的密闭容器中充入2molSO₂、1molO₂，此时容器的体积为200L，向容器中加入催化剂（固体，并忽略它的体积，下同）并保持恒温恒压，发生反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），达到平衡时，平衡气体中SO₃的体积分数为0.91．
试求：（1）保持上述温度和压强不变，若向容器中充入2mol SO₃，并加入固体催化剂，则平衡时，SO₂的体积分数是

6%

，容器的体积为

137.3

L．
（2）温度仍保持537℃，容器体积保持200L不变（恒容）．充入a mol SO₂、b mol O₂，并加入固体催化剂，反应达平衡时，
SO₃的体积分数仍为0.91，体系压强为1.01×10⁵Pa．若a：b=2：1，则a=

2.9mol

．

Answer 1

分析：（1）达到平衡时，平衡气体中SO₃的体积分数为0.91，
    2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），
开始  2        1         0
转化  2x       x         2x
平衡2-2x      1-x        2x 
则

2x

3-x

=0.91，解得x=0.94，
保持上述温度和压强不变，若向容器中充入2mol SO₃，与充入2molSO₂、1molO₂，达到平衡时状态相同，物质的量与压强成正比；
（2）达到平衡时，平衡气体中SO₃的体积分数为0.91，a：b=2：1，与起始充入2molSO₂、1molO₂，达到平衡时状态相同，则物质的量与体积成正比．

解答：解：（1）达到平衡时，平衡气体中SO₃的体积分数为0.91，
     2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），
开始  2        1       0
转化 2x        x      2x 
平衡2-2x      1-x     2x
则 

2x

3-x

=0.91，解得x=0.94，
则平衡时，SO₂的体积分数是（1-0.91）×

2

3

×100%=6%，
保持上述温度和压强不变，平衡时气体的总的物质的量为3mol-0.94mol=2.06mol，所以平衡时气体的总体积为V=

2.06

3

×200=137.3L，
故答案为：6%；137.3；
（3）体积始终保持200L，达到平衡时的体积也是200L，则加入二氧化硫的物质的量为

200×2

137.3

=2.9mol，故答案为：2.9mol．

点评：本题考查化学平衡的计算及等效平衡，注意把握温度、体积、压强的条件，判断两种状态为等同的平衡状态是解答的关键，题目难度中等．