Question

如圖所示，保持反應過程中溫度不變，在一個容積為4L的密閉容器中，左室加入X molSO₃，右室加入2 molSO₂和1molO₂，中間是個可移動的隔板，在少量催化劑存在下分別發生反應：
左室：2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g）
右室：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-197kJ/mol
下列說法中正確的是（　　）

• A．左右兩室SO₂和O₂物質的量之比相等時，則反應達到平衡狀態
• B．當X=0.5時，平衡后右室SO₂的體積分數為a；X=1時，平衡后右室SO₂的體積分數為b；則a＞b
• C．若平衡時隔板在中央，右室反應熱為△H₁，左室的反應熱為△H₂；則△H₁+△H₂=0
• D．若將隔板固定在中央，且X=1，達平衡時右室的壓強是起始時的

  5

  6

  倍，則左室反應達平衡時SO₂的平衡濃度為0.1mol/L

Answer 1

分析：A、可逆反應到達平衡時，正逆反應速率相等（同種物質）或正逆反應速率等于之比等于化學計量數之比（不同物質），平衡混合物中各組成成分的含量、濃度、物質的量不變，由此衍生出一些量不變，據此解答；
B、平衡時，左右兩部分壓強始終相等，增加X的量，假定右室體積不變，左室壓強增大，增大壓強平衡向體積減小的方向移動，即右室向正反應方向移動；
C、隔板在中央，平衡時，左右兩部分體積相等，且在恒溫下，所以左右兩室反應混合物的總物質的量相等，為完全等效平衡x=2，無法判斷平衡時，各組分的量，無法判斷反應熱關系，由此解答；
D、達平衡時右室的壓強是起始時的5/6倍，根據壓強之比等于物質的量之比可知，平衡時右室的混合氣體總的物質的量2.5mol，根據三段式求出平衡時各組分的濃度，計算出右室反應的平衡常數，左右室反應的平衡常數之積為1，再計算出左室反應的平衡常數，若SO₂的為0.1mol/L，計算出此時反應混合物各組分的濃度，計算濃度商，若等于平衡常數，則正確．

解答：解：A、右室加入2 molSO₂和1molO₂，反應按2：1進行，任何時刻都為2：1；左室反應開始，SO₂和O₂按反應按2：1進行，所以左右兩室，自反應開始后至結束，任何時刻SO₂和O₂都為2：1，故不能說明到達平衡，故A錯誤；
B、平衡時，左右兩部分壓強始終相等，增加X的量，假定右室體積不變，則左室壓強增大，所以右室壓強增大，增大壓強平衡向體積減小的方向移動，即右室向正反應方向移動，所以SO₂的體積分數減小，即a＞b，故B正確；
C、對于左室，令參加反應的2SO₃為amol，則
            2SO₃（g） 

催化劑

    2SO₂（g）+O₂（g）
開始（mol）：2                 0        0
變化（mol）：a                  a     0.5a
某時（mol）：2-a                a     0.5a
對于右室，令參加反應的SO₂的物質的量為bmol，則             
            2SO₂（g）+O₂（g）  

催化劑

   2SO₃（g）
開始（mol）：2         1                 0
變化（mol）：b         0.5b              b
平衡（mol）：2-b       1-0.5b            b
所以2-a+a+0.5a=2-b+1-0.5b+b，即a+b=2
右室反應熱為△H₁=-197kJ/mol×0.5bmol，
左室的反應熱為△H₂=197kJ/mol×0.5amol，
所以△H₁+△H₂=197（0.5a-0.5b）kJ，無法判斷平衡時參加反應的a、b的值，故無法判斷，故C錯誤；
D、體積固定，根據壓強之比等于物質的量之比可知，平衡時右室的混合氣體總的物質的量為3mol×

5

6

=2.5mol．
對于右室，令參加反應的SO₂的物質的量為nmol，則             
            2SO₂（g）+O₂（g）  

催化劑

   2SO₃（g）
開始（mol）：2         1                 0
變化（mol）：n         0.5n              n
平衡（mol）：2-n        1-0.5n            n
所以（2-n+1-0.5n+n）=3×

5

6

，解得n=1
所以該反應的平衡常數為k=

( 1mol 2L )2

( (2-1)mol 2L )2 (1-0.5×1)mol 2L

=4mol-¹?L．
所以左室的平衡常數為k′=

1

k

=

1

4mol-1?L

=

1

4

mol/L．
對于左室，則
                2SO₃（g） 

催化劑

    2SO₂（g）+O₂（g）
開始（mol/L）：0.5                  0        0
變化（mol/L）：0.1                  0.1     0.05
某時（mol/L）：0.4                  0.1     0.05
所以濃度商為

0.12×0.05

0.42

=

1

320

，小于

1

4

，不處于平衡狀態，故D錯誤；
故選B．

點評：本題考查化學平衡移動、計算、判斷、反應熱等，本題難度較大，注意等效平衡、平衡常數的理解和應用．