Question

14．己知反应2SO₂+O₂?2SO₃（△H＜0），试回答下列问题．
（1）如图甲，某固定容积的密闭容器正中部有一固定隔板，温度一定时进行以下实验：
①若在A充入2mol SO₂和1mol O₂，在B充入2mol SO₃，平衡后两部分的速率大小为v_A=v_B；
②若在A充入2mol SO₂和2mol O₂，平衡后有amol SO₃，则平衡时SO₃在混合气体中的体积分数为$\frac{2a}{8-a}$（用含a的代数式表示）．
此时与①中A比较，SO₃的体积分数无法确定（填“变大”“变小”“不变”“无法确定”）
B充入xmol SO₂，y mol O₂和1mol SO₃，要使得B中反应达平衡后仍有amol SO₃，则x=1，y=1.5．
（2）如图乙，某刚性密闭容器内有一活塞和弹簧，A充入4mol SO₂和2mol O₂，B内为真空，一段时间后活塞已保持静止．
①如果对容器加热，使A内气体温度升高，活塞移动的情况如何？活塞向下移动，而后静止
②若在A中再充入一定量Ar，则反应达到新平衡时O₂的浓度变小（填“变大”“变小”“不变”“不能确定”）
③若再往A内迅速充入2mol SO₂和1 mol O₂，当活塞再次保持静止时，SO₂的反应速率v与原平衡SO₂的反应速率v₀的大小关系为v＞v₀，同时SO₂转化率比原平衡时增大（填“增大”“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）①甲中A、B温度相同且体积相同，将2mol SO₃完全转化到左边可以得到2mol SO₂和1mol O₂，则A、B为完全等效平衡，平衡时的反应速率相等；
②若在A充入2mol SO₂和2mol O₂，平衡后有amol SO₃，则：
          2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
开始（mol）：2       2       0
转化（mol）：a       0.5a    a
平衡（mol）：2-a     2-0.5a  a
据此可以计算平衡时SO₃在混合气体中的体积分数；
恒温恒容下，在A充入2mol SO₂和2mol O₂，等效为在①中平衡后再充入1mol O₂，与①中平衡相比，平衡正向移动，但平衡时三氧化硫的体积分数与二氧化硫的转化率有关，三氧化硫的体积分数变化不能确定；
B充入xmol SO₂，y mol O₂和1mol SO₃，要使得B中反应达平衡后仍有amol SO₃，完全转化到左边满足SO₂为2mol，O₂为2mol；
（2）①如果对容器加热，使A内气体温度升高，A内气体体积增大，而后平衡向逆反应进行；
②若在A中再充入一定量Ar，瞬间导致体积增大，平衡移动不能消除浓度减小；
③若再往A内迅速充入2mol SO₂和1 mol O₂，等效为在原平衡基础增大压强，与原平衡相比平衡正向移动．

解答 解：（1）①甲中A、B温度相同且体积相同，将2mol SO₃完全转化到左边可以得到2mol SO₂和1mol O₂，则A、B为完全等效平衡，平衡时对应组分的浓度相等，平衡时的反应速率相等，则平衡后两部分的速率大小为v_A=v_B，
故答案为：=；
②若在A充入2mol SO₂和2mol O₂，平衡后有amol SO₃，则：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
开始（mol）：2       2         0
转化（mol）：a       0.5a      a
平衡（mol）：2-a     2-0.5a    a
则平衡时SO₃在混合气体中的体积分数为$\frac{a}{2-a+2-0.5a+a}$=$\frac{2a}{8-a}$；
恒温恒容下，在A充入2mol SO₂和2mol O₂，等效为在①中平衡后再充入1mol O₂，与①中平衡相比，平衡正向移动，但平衡时三氧化硫的体积分数与二氧化硫的转化率有关，三氧化硫的体积分数变化不能确定；
B充入xmol SO₂，y mol O₂和1mol SO₃，要使得B中反应达平衡后仍有amol SO₃，完全转化到左边满足SO₂为2mol，O₂为2mol，则：x+1=2，y+$\frac{1}{2}$×1=2，故x=1、y=1.5，
故答案为：$\frac{2a}{8-a}$；无法确定；1；1.5；
（2）①如果对容器加热，使A内气体温度升高，A内气体体积增大，活塞向下移动，而后平衡向逆反应进行，活塞继续向下移动，最后到达平衡，
故答案为：活塞向下移动，而后静止；
②若在A中再充入一定量Ar，瞬间体积增大，反应混合物浓度减小，但平衡移动不能消除浓度减小，则达到新平衡时O₂的浓度变小，
故答案为：变小；
③若再往A内迅速充入2mol SO₂和1 mol O₂，等效为在原平衡基础增大压强，与原平衡相比平衡正向移动，再次平衡时压强、浓度均增大，则活塞再次保持静止时，SO₂的反应速率v与原平衡SO₂的反应速率v₀的大小关系为v＞v₀，同时SO₂转化率比原平衡时增大，
故答案为：＞；增大．

点评 本题考查化学平衡计算、等效平衡等，关键是对等效平衡规律的理解，难度中等．