Question

1．如图，将4mol SO₂和2mol O₂混合置于体积可变的等压密闭容器中，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．试回答：
（1）在该平衡状态时n（SO₃）=3.6；
（2）若起始时加入1.2mol SO₂、0.6mol O₂和x mol SO₃，达到平衡状态后，各气体的体积分数与上述平衡状态相同，x的取值为≥0的任意值；
（3）若反应开始时的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＜c≤4．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）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；
（3）起始时，若SO₂和O₂的量均为0，则c值最大，利用一边倒，完全转化为SO₂和O₂的量分别为2mol和1mol，C为2mol；根据（1）计算平衡时SO₃的量为1.2mol，则c值应该大于1.2．

解答 解：（1）设反应达到平衡时生成三氧化硫物质的量为2x，
           2SO₂（g）+O₂（g） $\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO₃（g），△H＜0
起始（mol） 4         2              0
变化（mol） 2x        x              2x
平衡（mol） 4-2x      2-x             2x
（4-2x）+（2-x）+2x=4.2
x=1.8mol 则n（SO₃）=3.6 mol，
故答案为：1.2mol；
（2）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：≥0的任意值；
（3）若要使反应开始时向逆反应方向进行，且达到平衡后各气体的物质的量与平衡状态A相同，三氧化硫最小值为（1）中平衡时三氧化硫的物质的量，即大于3.6mol，c值最大时，SO₂和O₂的量均为0，利用一边倒，完全转化为SO₂和O₂的量分别为4mol和2mol，C应为4mol，故3.6＜c≤4，故答案为：3.6＜c≤4．

点评 本题考查了等效平衡的判断与利用，题目难度较大，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识解决实际问题的能力．