Question

13．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或给体系升温．
（2）若起始时a=0.6mol，c=4.8mol，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b=0.3mol．在此情况下，反应起始时将向正方向进行．
（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，则起始时c的取值范围为3.6＜c≤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）若起始时a=0.6mol，c=4.8mol，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）若起始时a=0.6mol，c=4.8mol，将4.8mol的转化为：a=0.6+4.8=5.4mol，b=2.4mol，要使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，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，5.4：（2.4+b）=2：1，所以b=0.3mol，将4molSO₂和2molO₂混合置于体积可变的等压容器中，平衡时总物质的量为4.2mol，而5.4molSO₂和2.7molO₂混合置于体积可变的等压容器中，平衡时总物质的量为$\frac{5.4}{4}$×4.2mol=5.67mol＜4.8+0.6+0.3=5.7mol，所以反应起始时将向正方向进行，
故答案为：b=0.3mol；正；
（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，故原平衡时三氧化硫为3.6mol，
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，故3.6＜c≤4，
故答案为：3.6＜c≤4．

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．