Question

12．某温度下，在装有催化剂的容积为2L的反应容器中，充入SO₂和O₂各4mol，充分反应5min后达到平衡，测得反应容器内混合气体的压强为原来的80%．回答下列问题：
（1）用O₂的浓度变化表示该反应的化学反应速率．
（2）求SO₂的转化率．
（3）求该反应的平衡常数．

Answer 1

分析 （1）设出氧气的物质的量，然后根据差量法及压强关系列式计算出达到平衡时消耗氧气的物质的量，然后计算出用O₂的浓度变化来表示反应的化学反应速率；
（2）计算出反应消耗的二氧化硫的物质的量，再根据转化率的表达式计算出二氧化硫的转化率；
（3）计算出达到平衡时各组分的浓度，然后根据平衡常数的表达式计算出该温度下该反应的平衡常数．

解答 解：设达到平衡时消耗氧气的物质的量为x，
 则：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△n
       2      1          2            1
              x                       x
达到平衡时气体的总物质的量为：4mol+4mol-x=8mol-x，
压强和物质的量成正比，则：$\frac{8mol-x}{8mol}$=80%，
解得：x=1.6mol，
（1）达到平衡时消耗氧气的物质的量为1.6mol，用O₂的浓度变化来表示反应的化学反应速率为：v（O₂）=$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{5min}$=0.16mol/（L•min），
答：用O₂的浓度变化来表示反应的化学反应速率为0.16mol/（L•min）；
（2）二氧化硫的转化率为：$\frac{3.2mol}{4mol}$×100%=80%，
答：SO₂的转化率为80%；
（3）达到平衡时，各组分的浓度为：c（SO₂）=$\frac{4mol-1.6mol×2}{2L}$=0.4mol/L，c（O₂）=$\frac{4mol-1.6mol}{2L}$=1.2mol/L，c（SO₃）=$\frac{3.2mol}{2L}$=1.6mol/L，
该温度下该反应的平衡常数为：K=$\frac{1．{6}^{2}}{0．{4}^{2}×1.2}$=$\frac{40}{3}$=13.3，
答：该温度下该反应的平衡常数为13.3．

点评 本题考查了化学反应速率、化学平衡常数、转化率等计算，题目难度中等，注意掌握化学反应速率、化学平衡常数的概念及计算方法，明确密闭容器中物质的量与压强成正比的关系．