Question

如圖所示，甲、乙均為容積1L的恒容容器，丙為恒壓容器。

向甲、丙中分別充入相應(yīng)氣體，使丙起始體積為1L，維持500℃發(fā)生反應(yīng)：2SO₂+O₂ 2SO₃至平衡。
甲中反應(yīng)10min后達(dá)到平衡時，容器中SO₃的體積分?jǐn)?shù)為91%，則反應(yīng)從開始至平衡的平均反應(yīng)速率v(O₂)=   mol·L^-1·min^-1，平衡常數(shù)表達(dá)式為         。SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率=         。丙中達(dá)到平衡所需的時間     10min（填“＞”、“=”、“＜”），SO₃的體積分?jǐn)?shù)    91%（填“＞”、“=”、“＜”）。若上述已達(dá)平衡的甲、丙容器中分別充入0．5molAr氣體，容器中SO₃的物質(zhì)的量：甲     丙     （填“增大”、“不變”、“減小”）。
（2）若在乙容器中充入x molSO₂ 0．2molO₂ ymolSO₃維持500℃反應(yīng)至平衡時，容器中SO₃的體積分?jǐn)?shù)亦為91%，則x=    ，y=    。

Answer 1

（1）0．0938 ；  93．8% ＜  ＞  不變   減小；（2）x=0．4   y=1．6

解析試題分析：（1）根據(jù)反應(yīng)方程式2SO₂+O₂ 2SO₃，假如氧氣反應(yīng)消耗xmol．則消耗SO₂ 2xmol． 產(chǎn)生SO₃2xmol。由于容器中SO₃的體積分?jǐn)?shù)為91%，所以2x÷{(1－x)+(2－2x)+2x}=91%．解得x=0．938．所以v(O₂)= 0．938mol÷1L÷10min=0．0938mol/(L·min)． 由方程式可知消耗SO₂的量與產(chǎn)生的SO₃相等。所以平衡時SO₂轉(zhuǎn)化率=(2×0．938)÷2×100%=93．8%．當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時的化學(xué)平衡常數(shù)為由于甲為恒容的密閉容器。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，體系的壓強(qiáng)減小；而丙是恒壓的密閉容器。增大壓強(qiáng)，物質(zhì)的濃度增大，化學(xué)反應(yīng)速率加快，達(dá)到化學(xué)平衡所需要的時間縮短。所以達(dá)到平衡所需的時間＜10min。增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡向氣體體積減小的反應(yīng)方向移動，即向正反應(yīng)方向移動，所以SO₃的體積分?jǐn)?shù)＞91%；若上述已達(dá)平衡的甲、丙容器中分別充入0．5molAr氣體，甲因為容器的容積不變，所以對平衡無影響，容器中SO₃的物質(zhì)的量不變；而丙容器中由于是恒壓，所以容器的容積擴(kuò)大，各組分氣體的氣體分壓減小，所以平衡逆向移動。因此達(dá)到平衡時SO₃的物質(zhì)的量減小。（2）若在乙容器中充入x molSO₂ 0．2molO₂ ymolSO₃維持500℃反應(yīng)至平衡時，容器中SO₃的體積分?jǐn)?shù)亦為91%，可以認(rèn)為ymolSO₃不是加入的，而是通過反應(yīng)消耗SO₂ 和O₂產(chǎn)生的。根據(jù)方程式中的物質(zhì)間的關(guān)系可知消耗SO₂ymol；消耗O₂y/2mol；則開始時加入的SO₂為(x+y)mol；加入的O₂為(0．2+y/2)mol．由于平衡時容器中SO₃的體積分?jǐn)?shù)亦為91%，所以是同一平衡狀態(tài)。因此(x+y)=2；0．2+y/2=1。解得x=0．4   y=1．6。
考點：考查化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式、化學(xué)反應(yīng)速率的計算、外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響、等效平衡的判斷及應(yīng)用的知識。