Question

4．在一个温度恒定的密闭容器中，发生反应2SO₂+O₂?2SO₃，请按要求回答下列问题．
[恒定压强条件下]
（1）若开始时放入1mol SO₂和0.5mol O₂，达平衡后，生成0.9mol SO₃，这时SO₂的转化率为90%．
（2）若开始时放入4mol SO₂和2mol O₂，达平衡后，生成SO₃的物质的量为3.6mol．
[恒定容积条件下]
（3）若开始时放入1mol SO₂和0.5mol O₂，达平衡后，生成a mol SO₃，则a＜0.9（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）若令x、y和z分别代表初始加入SO₂、O₂和SO₃的物质的量，要使达平衡时，反应混合物中三种气体的物质的量分别与（3）中平衡时完全相同，且反应正向进行，则必须满足的等式关系是x+z=1，y+$\frac{1}{2}$z=0.5．（用x、y、z代数式表示），x的取值范围是（1-a）＜x≤1．

Answer 1

分析 （1）由方程式可知△n（SO₂）=△n（SO₃），SO₂的转化率=$\frac{S{O}_{2}物质的量变化量}{S{O}_{2}起始物质的量}$×100%；
（2）若开始时放入4mol SO₂和2mol O₂，与（1）中SO₂、O₂的起始物质的量之比均为2：1，恒温恒压下与（1）中平衡为等效平衡，平衡时反应转化率相等；
（3）正反应为气体物质的量减小的反应，恒温恒容下，平衡时压强减小，所到达的平衡等效为在（1）中平衡基础上减小压强，平衡逆向移动；
（4）若令x、y和z分别代表初始加入SO₂、O₂和SO₃的物质的量，要使达平衡时，反应混合物中三种气体的物质的量分别与（3）中平衡时完全相同，恒温恒容下，按化学计量数转化到左边满足n（SO₂）=1mol、n（O₂）=0.5mol，且反应正向进行，二氧化硫物质的量应大于（3）中平衡时二氧化硫的物质的量，三氧化硫物质的量为0时，二氧化硫起始物质的量最大．

解答 解：（1）由方程式可知△n（SO₂）=△n（SO₃）=0.9mol，则SO₂的转化率=$\frac{0.9mol}{1mol}$×100%=90%，
故答案为：90%；
（2）若开始时放入4mol SO₂和2mol O₂，与（1）中SO₂、O₂的起始物质的量之比均为2：1，恒温恒压下与（1）中平衡为等效平衡，平衡时反应转化率相等，则达平衡后，生成SO₃的物质的量为0.9mol×$\frac{4mol}{1mol}$=3.6mol，
故答案为：3.6mol；
（3）正反应为气体物质的量减小的反应，恒温恒容下，平衡时压强减小，所到达的平衡等效为在（1）中平衡基础上减小压强，平衡逆向移动，则a＜0.9，
故答案为：＜；
（4）若令x、y和z分别代表初始加入SO₂、O₂和SO₃的物质的量，要使达平衡时，反应混合物中三种气体的物质的量分别与（3）中平衡时完全相同，恒温恒容下，按化学计量数转化到左边满足n（SO₂）=1mol、n（O₂）=0.5mol，则x+z=1，y+$\frac{1}{2}$z=0.5，且反应正向进行，二氧化硫物质的量应大于（3）中平衡时二氧化硫的物质的量，（3）中平衡时二氧化硫为1mol-amol=（1-a）mol，三氧化硫物质的量为0时，二氧化硫起始物质的量最大为1mol，则（1-a）＜x≤1，
故答案为：x+z=1，y+$\frac{1}{2}$z=0.5；（1-a）＜x≤1．

点评 本题考查化学平衡的计算，题目难度中等，关键是对等效平衡规律的理解．