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、丙中分別充入相應氣體，使丙起始體積為1L，維持500℃發(fā)生反應：2SO₂+O₂?2SO₃至平衡．
（1）甲中反應10min后達到平衡時，容器中SO₃的體積分數(shù)為91%，則反應從開始至平衡的平均反應速率v（O₂）=

 

mol?L^-1?min^-1，平衡常數(shù)表達式為

 

．SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率=

 

．丙中達到平衡所需的時間

 

10min（填“＞”、“=”、“＜”），SO₃的體積分數(shù)

 

91%（填“＞”、“=”、“＜”）．若上述已達平衡的甲、丙容器中分別充入0.5mol Ar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 mol SO₂、0.2mol O₂、y mol SO₃維持500℃反應至平衡時，容器中SO₃的體積分數(shù)亦為91%，則x=

 

，y=

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,等效平衡

專題：化學平衡專題

分析：（1）根據(jù)反應三段式數(shù)據(jù)計算v（O₂），SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率等；依據(jù)化學反應速率越快，到達平衡的時間越短；利用等效平衡來判斷平衡移動來解答；
根據(jù)容器中的壓強對化學平衡的影響；
（2）根據(jù)恒溫恒容2SO₂+O₂?2SO₃等效的條件進行計算．

解答： 解：（1）甲中反應10min后達到平衡時，容器中SO₃的體積分數(shù)為91%，則
               2SO₂+O₂

催化劑  .

△

2SO₃
起始量（mol）   2     1          0
變化量 （mol）  2x    x         2x
平衡量 （mol） 2-2x   1-x       2x

2x

3-x

=91%，x=O.938mol，則反應從開始至平衡的平均反應速率v（O₂）=

x 1L

10min

=0.0938mol?L^-1?min^-1，
根據(jù)平衡常數(shù)表達式等于生成物濃度的冪次方之積比上反應物濃度的冪次方之積得：K=

C 2(SO 3)

C 2(SO 2)C(O 2)

，
根據(jù)上述三段式得SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率=

2x

2

×100%=93.8%，
因丙容器保持恒壓，反應過程中體積變小，濃度增大，根據(jù)濃度越大，化學反應速率越快，到達平衡的時間越短，所以達到平衡所需時間丙比甲短，若丙容器保持恒容，兩容器建立的平衡等效，而實際上丙容器體積減少，相對于甲壓強增大，平衡向正反應方向移動，所以丙中SO₂的轉(zhuǎn)化率比甲大，平衡后，若向兩容器通入數(shù)量不多的等量氬氣，甲容器體積不變，壓強增大，參加反應的氣體產(chǎn)生的壓強不變，平衡不移動，容器中SO₃的物質(zhì)的量不變；丙容器體積增大，壓強不變，參加反應的氣體產(chǎn)生的壓強減少，平衡向逆反應方向移動，容器中SO₃的物質(zhì)的量減小；
故答案為：0.0938；K=

C 2(SO 3)

C 2(SO 2)C(O 2)

；93.8%；＜；＞；不變；減小；

（2）若在乙容器中充入x mol SO₂、0.2mol O₂、y mol SO₃維持500℃反應至平衡時，容器中SO₃的體積分數(shù)亦為91%，說明甲和乙在恒溫恒容條件下等效平衡，則將
x mol SO₂、0.2mol O₂、y mol SO₃數(shù)據(jù)中y mol SO₃的量完全轉(zhuǎn)化到反應物，使SO₂、O₂的量分別等于2mol和1mol
               2SO₂+O₂

催化劑  .

△

2SO₃
起始量（mol）   x     0.2        y
完全轉(zhuǎn)化 （mol）x+y  0.2+

y

2

      0
故：x+y=2；0.2+

y

2

=1；解得x=0.4；y=1.6
故答案：0.4；1.6．

點評：本題考查化學平衡移動的判斷，本題難度較大，注意等效平衡的理解和應用．