Question

在500°C、常压下，将2mol SO₂和1mol0₂放入一个体积可变的密闭容器中，测得容器的起始容积为200L．经一段时间后反应达到平衡，混合气体的体积变为140L，请回答下列问题：
（1）SO₂的转化率为______．如果向平衡混合气中充入N ₂，SO₂的转化率如何变化？______．
（2）若起始时加入amolSO₂、b mol O₂，且a：b=2：l，在同样温度和压强下，反应达到平衡时，测得混合气体的容积为210L．则 a=______，容器的起始容积为______SO₃的体积分数为______
（3）若将密闭容器体积固定为200L，起始时加入xmolSO₂、y mol O₂和z mol SO₃，反应达平衡时，温度、压强与（2）完全相同，容器内各气体的体积分数也与（2）达平衡时的情况完全相同，则x、y应该满足的关系式为______，x、z应该满足的关系式为______．

Answer 1

【答案】分析：（1）反应方程式为2SO₂+O₂2SO₃，利用三段式计算；
（2）根据（1）、（2）平衡状态相同计算；
（3）根据等效平衡计算．
解答：解：（1）反应方程式为2SO₂+O₂2SO₃，利用三段式计算，
          2SO₂+O₂2SO₃
起始：2mol  1mol       0
转化：2x     x        2x
平衡：2-2x    1-x      2x
根据体积之比等于物质的量之比可知：（2-2x+1-x+2x）：3=140：200，解之得x=0.9，所以SO₂的转化率为=90%，如果向平衡混合气中充入N ₂，压强不变，体积增大，平衡向逆反应方向移动，则SO₂的转化率降低，故答案为：90%；降低（或减小）；
（2）起始时加入amolS0₂、b mol O₂，且a：b=2：l，在同样温度和压强下，反应达到平衡时，与（1）平衡状态相同，为等效平衡，物质的转化率和百分含量都相同，设起始体积为V，则，解之得V=300L，SO₃的体积分数为与（1）相同，为×100&=×100%=85.7%，
故答案为：3； 300 L；85.7%（或）；
（3）若将密闭容器体积固定为200L，起始时加入xmolS0₂、y mol 0₂和z mol SO₃，反应达平衡时，温度、压强与（2）完全相同，容器内各气体的体积分数也与（2）达平衡时的情况完全相同，为等效平衡，则有x=2y，且相当于只加二氧化硫和氧气时，起始时二氧化硫的物质的量（设为n）应为，n=，即x+z=，
故答案为：x=2y； x+z=．
点评：本题考查化学平衡和等效平衡问题，题目难度较大，注意等效平衡状态的理解和运用．