Question

在一定温度和压强下，有如下反应：
2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

△

2SO₃（g），将1.6molSO₂和0.8mol的O₂放入一体积可变的密闭容器中，测得容器的起始容积为100L．经一段时间后，反应达到平衡，测得混合气体的体积为80L，请回答下列问题：
（1）达平衡时SO₂的转化率为

60%

；
（2）若起始时加入amolSO₂、bmolO₂，且a：b=2：1，在同样温度和压强下，反应达到平衡时，测得混合气体的容积为120L．则a、b的值分别为：a=

2.4

，b=

1.2

．
（3）若容器为体积不变的密闭容器，其容积为100L，起始时加入xmolSO₂、ymolO₂和zmolSO₃，反应达平衡时，温度和压强与（2）完全相同，容器内各气体的体积分数也与（2）达平衡时的情况完全相同，则x、y应该满足的关系式为

x=2y

，x、z应该满足的关系式为

x+z=2

．

Answer 1

分析：（1）反应方程式为2SO₂+O₂?2SO₃，利用三段式计算；
（2）根据（1）、（2）平衡状态相同计算；
（3）根据该反应与反应（2）为等效平衡进行计算．

解答：解：（1）反应方程式为2SO₂+O₂?2SO₃，利用三段式计算，
     2SO₂+O₂?2SO₃
起始：2mol 1mol 0
转化：2x   x  2x
平衡：1.6-2x 0.8-x 2x
根据体积之比等于物质的量之比可知：（1.6-2x+0.8-x+2x）：2.4=80：100，
解之得x=0.48，反应的气体的物质的量为：1.6-0.48×2+0.8-0.48+0.48×2=1.92mol，
所以SO₂的转化率为

0.48×2

1.6

×100%=60%，
故答案为：60%；
（2）起始时加入amolS0₂、b mol O₂，且a：b=2：l，在同样温度和压强下，反应达到平衡时，与（1）平衡状态相同，为等效平衡，物质的转化率和百分含量都相同，SO₃的体积分数为与（1）相同，
      2SO₂+O₂ ?2SO₃
起始：amol bmol 0
转化：0.6a 0.3a 0.6a
平衡：a-0.6a b-0.3a 0.6a
压强之比就等于物质的量之比，列式为：

a-0.6a+b-0.3a+0.6a

1.92

=

120

80

，a=2b，
解得：a=2.4mol，b=1.2mol，
故答案为：2.4；1.2；
（3）若将密闭容器体积固定为100L，起始时加入xmolS0₂、y mol 0₂和z mol SO₃，反应达平衡时，温度、压强与（2）完全相同，容器内各气体的体积分数也与（2）达平衡时的情况完全相同，为等效平衡，则有x=2y，且相当于只加二氧化硫和氧气时，起始时二氧化硫的物质的量为x，

x

100

=

2.4

120

，x=2，即：x+z=2，
故答案为：x=2y；x+z=2．

点评：本题考查化学平衡和等效平衡问题，题目难度较大，注意等效平衡状态的理解和运用．