Question

6．如图所示，将 4molSO₂和2molO₂混合置于体积可变的等压容器中，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 A 时，测得气体总物质的量为 4.2mol．若SO₂、O₂、SO₃的起始物质的量分别用 a、b、c表示，回答下列问题：
（1）在达到平衡状态A的容器中通入少量0.1mol 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，可向容器中再加入SO₂：0.2mol
（2）若起始时 a=1.2mol，b=0.6mol，且达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态 A 相同，则起始时 c的取值为c≥0．
（3）若向原平衡体系中再加入SO₃气体a mol，保持压强不变，达到平衡后SO₂气体的物质的量为0.4+0.1amol．

Answer 1

分析 （1）恒温恒压下，通入少量0.1mol 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，根据恒温恒压下，只有反应物成比例就等效分析判断；
（2）若起始时a=1.2mol，b=0.6mol，且达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态A相同，为等效平衡，恒温恒压下，按化学计量数完全转化到左边满足n（SO₂）：n（O₂）=2：1；
（3）若向原平衡体系中再加入SO₃气体a mol，相当于加入SO₂a mol，O₂0.5a mol，保持压强不变，则与原平衡成比例等效，根据平衡状态 A 时计算剩余二氧化硫的量结合成比例等效确定达到新平衡后SO₂气体的物质的量．

解答 解：（1）在达到平衡状态A的容器中再通入少量0.1mol 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，则根据恒温恒压下，只有反应物成比例就等效，所以可再加入0.2molSO₂；
故答案为：减小；0.2；
（2）若起始时a=1.2mol，b=0.6mol，二者物质的量之比等于起始时加入的2mol SO₂和1mol O₂的物质的量之比，而三氧化硫转化得到的SO₂与O₂d的物质的量之比也是2：1，则c≥0按化学计量数完全转化到左边满足n（SO₂）：n（O₂）=2：1，建立的平衡一定为等效平衡，
故答案为：c≥0；
（3）设原平衡中反应的氧气为xmol，则：
           2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
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=1.8，故原平衡时SO₂为0.4mol，
若向原平衡体系中再加入SO₃气体a mol，相当于加入SO₂a mol，O₂0.5a mol，保持压强不变，则与原平衡成比例等效，所以达到平衡后SO₂气体的物质的量为（0.4+0.1a）mol，
故答案为：0.4+0.1a．

点评 本题考查化学平衡计算，涉及等效平衡问题，关键是理解掌握等效平衡规律，难度中等．