Question

在一定溫度下，把4mol SO₂和2mol O₂ 通入一定容積的密閉容器里，發(fā)生如下反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），進(jìn)行到一定程度達(dá)到平衡狀態(tài)．現(xiàn)在該容器維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO₂、O₂和SO₃的物質(zhì)的量（mol），如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系才能保證達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)混合物中三種氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍跟上述平衡完全相同．
請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）若a=0，b=0，則c=

 

．
（2）a、b、c取值必須滿足的一般條件是（請(qǐng)用兩個(gè)式子表示，其中一個(gè)只含a和c，另一個(gè)只含b和c）：

 

，

 

（3）若將上述條件改為恒溫、恒壓，其他條件均不變，①若a=0，b=0，則c=

 

；
②a、b、c取值必須滿足的一般條件是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：等效平衡

專題：化學(xué)平衡專題

分析：對(duì)于平衡狀態(tài)的建立，只與條件相關(guān)，即與溫度、壓強(qiáng)（或容器的容積）、反應(yīng)物或生成物的起始量的相對(duì)關(guān)系有關(guān)，而與反應(yīng)進(jìn)行的方向無關(guān)．
因此對(duì)于該條件下的反應(yīng)，初始態(tài)是4mol SO₂和2 mol O₂的混合物，或是4mol純凈的SO₃，兩者是等價(jià)的，最終到達(dá)的平衡狀態(tài)完全相同．
因此（1）中答案應(yīng)為c=4．
（2）中要求將具體問題抽象為普遍規(guī)律，此時(shí)必須把握“把所有初始物都轉(zhuǎn)換為反應(yīng)物，則必須相當(dāng)于24mol SO₂和2 mol O₂的混合物，把所有的初始物轉(zhuǎn)換為生成物，則必須相當(dāng)于4 mol純凈的SO₃”．才能得出正確結(jié)論：必須同時(shí)滿足a+c=4和2b+c=4兩個(gè)關(guān)系式；
（3）若將上述條件改為恒溫、恒壓，其他條件均不變，則將c轉(zhuǎn)化到左邊只要與原來成比例就可以，即

a+c

b+0.5c

=

4

2

即可．

解答： 解：設(shè)起始時(shí)4molSO₂和2molO₂為Ⅰ狀態(tài)，其它條件為Ⅱ狀態(tài)，溫度不變，體積不變時(shí)，
根據(jù)改變起始加入量情況，則只要通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)比換算（極限假設(shè)轉(zhuǎn)換）成反應(yīng)方程式左（或右）的同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同即可．利用方程式求解：
（1）2SO₂+O₂2SO₃
Ⅰ4mol  2mol         0
Ⅱ0     0           cmol
根據(jù)方程式可知：4 mol SO₃相當(dāng)于4mol SO₂和2mol O₂，故c=4 mol．
故答案為：c=4；
（2）2SO₂+O₂2SO₃
Ⅰ4mol  2mol         0
Ⅱa     b          c  
當(dāng)SO₂和SO₃的物質(zhì)的量之和為4 mol時(shí)，才能保證反應(yīng)初始SO₂的物質(zhì)的量為4mol，即a+c=4mol，此時(shí)要求O₂₂mol，那么就有b+0.5c=2mol．
滿足此兩條件方可使平衡與題說平衡完全相同．故答案為：a+c=4；2b+c=4；
（3）若將上述條件改為恒溫、恒壓，其他條件均不變，則將c轉(zhuǎn)化到左邊只要與原來成比例就可以，即

a+c

b+0.5c

=

4

2

，當(dāng)①若a=0，b=0，則c=任意值，故答案為：任意值；②a、b、c取值必須滿足的一般條件為a=2b；故答案為：a=2b．

點(diǎn)評(píng)：本題是對(duì)可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡狀態(tài)的理解以及利用題給信息將化學(xué)問題以及內(nèi)在規(guī)律抽象為數(shù)學(xué)問題，利用數(shù)學(xué)工具解決化學(xué)問題的思維能力的綜合考查．做題時(shí)注意在定溫（T）、定容（V）條件下，建立的兩平衡體系中不僅同種物質(zhì)的百分含量相等，而且物質(zhì)的量濃度、物質(zhì)的量也分別相等而定溫（T）、定壓（P）條件下，建立的兩平衡體系中只要成比例就行．