Question

19．如图，将4mol SO₂和2mol O₂混合气体置于恒压密闭容器中，在一定温度下发生如下反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0．该反应达到平衡状态时，测得气体的总物质的量为4.2mol．回答：
（1）在达到平衡状态A的容器中通入少量O₂，体系中SO₂的体积分数减小（填“增大”或“减小”或“不变”），若要使SO₂的体积分数再变到与平衡状态A相同，可采取的措施有：通入适量SO₂或者给体系升温．
（2）在该平衡状态时，n（SO₃）=3.6mol
（3）若起始时加入1.2mol SO₂、0.6molO₂和xmolSO₃，达到平衡状态时，各气体的体积分数与上述平衡状态相同，x的取值范围为任意值
（4）若反应开始时V（逆）＞V（正），达到上述平衡状态时，气体的总物质的量仍为4.2mol，则起始时n（SO₃）的取值范围是3.6＜n（SO₃）≤4．

Answer 1

分析 （1）恒温恒压下，通入少量O₂能使平衡正向移动并能提高SO₂转化率，导致体系中SO₂的体积分数减小，若要使SO₂的体积分数再变至与原平衡状态A相同，可通入适量SO₂，或给体系升温使平衡逆向移动；
（2）依据化学平衡三段式列式计算，设生成三氧化硫物质的量为2x，根据平衡时混合气体总物质的量为2.4mol列式计算得到三氧化硫物质的量；
（3）等压容器中，若起始时a=1.2mol，b=0.6mol，a：b=2：1，等于起始时加入的2mol SO₂和1mol O₂的量的比值，二者建立的平衡一定为等效平衡；
（4）若原平衡状态A是在恒温恒容下达到的，达到的平衡状态与A相同，按化学计量数完全转化到左边满足n（SO₂）=4mol、n（O₂）=2mol，要使反应开始时向逆方向进行，则c应大于原平衡时三氧化硫物质的量，若二氧化硫、氧气为0时，可以确定c的最大值．

解答 解：（1）在达到平衡状态A的容器中再通入少量O₂，瞬间增大氧气的浓度，能使平衡正向移动并能提高SO₂转化率，导致体系中SO₂的体积分数减小，若要使SO₂的体积分数再变至与原平衡状态A相同，可通入适量SO₂，或给体系升温使平衡逆向移动；
故答案为：减小；通入适量SO₂；给体系升温；
（2）设反应达到平衡时生成三氧化硫物质的量为2x，
                 2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），△H＜0
起始（mol） 4              2                0
变化（mol） 2x             x               2x
平衡（mol） 4-2x          2-x            2x
则：（4-2x）+（2-x）+2x=4.2，
解得：x=1.8mol，即在该平衡状态时n（SO₃）=3.6 mol，
故答案为：3.6mol；
（3）等压容器中，若起始时1.2mol SO₂、0.6mol O₂和x mol SO₃，二氧化硫和氧气的物质的量之比是2：1，等于起始时加入的：4mol SO₂和2mol O₂的量的比值，反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0产物只有三氧化硫，无论三氧化硫的量为多少，利用一边倒的方法，转化为二氧化硫和氧气的量之比均为2：1，二者建立的平衡一定为等效平衡，故达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态A相同，
故答案为：任意值；
（4）若原平衡状态A是在恒温恒容下达到的，达到的平衡状态与A相同，按化学计量数完全转化到左边满足n（SO₂）=4mol、n（O₂）=2mol，要使反应开始时向逆方向进行，则c＞3.6，SO₂和O₂的量均为0，c有值最大时，4molSO₂、2molO₂完全转化可以得到4molSO₃，则起始时n（SO₃）的取值范围是：3.6＜n（SO₃）≤4，
故答案为：3.6＜n（SO₃）≤4．

点评 本题考查了化学平衡的计算，题目难度中等，明确化学平衡及其影响为解答关键，注意掌握三段式在化学平衡计算中的应用，试题培养了学生的化学计算能力．