Question

18．在一定温度下，10L密闭容器中加入5molSO₂、4.5molO₂，经10min后反应达平衡时，有3molSO₂发生了反应．试回答下列问题：
（1）O₂的转化率为多少？
（2）用SO₂表示该反应的反应速率为多少？
（3）平衡时容器内气体压强与反应前的压强之比为多少？（最简整数比）
（4）平衡时体系中SO₃的百分含量（体积分数）为多少？
（5）平衡常数K为多少？
（6）若向平衡混合物的容器中通人少量氦气后，化学平衡如何移动？

Answer 1

分析 10L密闭容器中加入5.0molSO₂、4.5molO₂，c（SO₂）=$\frac{5.0mol}{10L}$=0.50mol/L，c（O₂）=$\frac{4.5mol}{10L}$=0.45mol/L，经10min后反应达平衡时反应的SO₂的浓度=$\frac{3.0mol}{10L}$=0.30mol/L，
则                  2SO₂+O₂ ?2SO₃
起始浓度（mol/L）  0.50   0.45       0
变化浓度（mol/L）  0.30   0.15      0.30
平衡浓度（mol/L）  0.20   0.30      0.30 
（1）氧气的转化率=$\frac{反应的c（{O}_{2}）}{初始c（{O}_{2}）}$×100%；
（2）v（SO₂）=$\frac{△c}{△t}$；
（3）恒温恒容下，气体压强之比等于其物质的量之比；
（4）恒温恒容下，气体压强之比等于其物质的量之比，所以气体压强所占分数等于气体的物质的量所占分数；
（5）化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{c（{O}_{2}）．{c}^{2}（S{O}_{2}）}$；
（6）恒容条件下通入少量He后二氧化硫、氧气、三氧化硫浓度不变，化学平衡不移动．

解答 解：10L密闭容器中加入5.0molSO₂、4.5molO₂，c（SO₂）=$\frac{5.0mol}{10L}$=0.50mol/L，c（O₂）=$\frac{4.5mol}{10L}$=0.45mol/L，经10min后反应达平衡时反应的SO₂的浓度=$\frac{3.0mol}{10L}$=0.30mol/L，
则                  2SO₂+O₂ ?2SO₃
起始浓度（mol/L）  0.50   0.45       0
变化浓度（mol/L）  0.30   0.15      0.30
平衡浓度（mol/L）  0.20   0.30      0.30 
（1）氧气的转化率=$\frac{反应的c（{O}_{2}）}{初始c（{O}_{2}）}$×100%=$\frac{0.15mol/L}{0.45mol/L}$×100%=33.3%，
答：氧气的转化率是33.3%；
（2）v（SO₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.30mol/L}{10min}$=0.03 mol/（L．min），
答：二氧化硫的反应速率是0.03 mol/（L．min）；
（3）2SO₂+O₂ ?2SO₃
起始（mol）           5         4.5    0
变化（mol）           3         1.5    3
平衡（mol）           2         3       3
恒温恒容下，气体压强之比等于其物质的量之比，所以平衡时压强与反应初始压强之比=（2+3+3）mol：（5+4.5）mol=16：19，
答：平衡时容器内气体压强与反应前的压强之比为16：19；
（4）恒温恒容下，气体压强之比等于其物质的量之比，所以气体压强所占分数等于气体的物质的量所占分数，
所以平衡时三氧化硫体积分数百分含量=$\frac{3mol}{（2+3+3）mol}×100%$=37.5%，
答：平衡时三氧化硫体积分数为37.55；
（5）化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{c（{O}_{2}）．{c}^{2}（S{O}_{2}）}$=$\frac{（0.3{0）}^{2}}{（0.20）^{2}.0.30}$=7.5，
答：化学平衡常数K为7.5；
（6）恒容条件下通入少量He后二氧化硫、氧气、三氧化硫浓度不变，正逆反应速率不变且相等，所以化学平衡不移动，答：若向平衡混合物的容器中通人少量氦气后，化学平衡不移动．

点评 本题考查化学平衡计算，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，正确运用“三段式”法来分析解答即可，注意（6）题容器压强增大但未引起反应物和生成物浓度变化，则平衡不移动，为易错点．