Question

537℃、1.01×10⁵Pa 时，往容积可变的密闭容器中充入2mol SO₂、1mol O₂，此时容器的体积为200L．向容器中加入催化剂（固体）并保持恒温恒压，发生反应：2SO₂（气）+O₂（气）?2SO₃（气）达到平衡时，平衡气体中SO₃的体积分数为0.91．
试回答下列问题：
（1）工业上二氧化硫的催化氧化采用常压而不采用高压的原因是：

常压下，三氧化硫的含量已达到91%，从降低成本考虑，没有必要再加压

．
（2）保持上述温度和压强不变，若向容器中只充入2mol SO₃并加入固体催化剂．则平衡时，SO₂的体积分数是

6%

，容器的体积为

137.3

L．
（3）温度仍保持537℃，容器体积保持200L不变（恒容）．充入a molSO₂、b molO₂，并加入固体催化剂，反应达平衡时，SO₃的体积分数仍为0.91，体系压强为1.01×10⁵Pa．若a：b=2：1，则a=

2.9

．

Answer 1

分析：（1）常压下三氧化硫的含量已很高，为节约成本，无需增大压强；
（2）利用三段式法结合等效平衡解答；
（3）达到平衡时，平衡气体中SO₃的体积分数为0.91，a：b=2：1，与起始充入2molSO₂、1molO₂，达到平衡时状态相同，根据物质的量之比等于体积之比计算．

解答：解：（1）常压下三氧化硫的含量已很高，为节约成本，无需增大压强，因增大压强，需要增大设备的抗压能力，且消耗能源，
故答案为：常压下，三氧化硫的含量已达到91%，从降低成本考虑，没有必要再加压；
（2）达到平衡时，平衡气体中SO₃的体积分数为0.91，
     2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），
开始  2        1       0
转化 2x        x      2x 
平衡2-2x      1-x     2x
则 

2x

3-x

=0.91，解得x=0.94，
则平衡时，SO₂的体积分数是（1-0.91）×

2

3

×100%=6%，
保持上述温度和压强不变，平衡时气体的总的物质的量为3mol-0.94mol=2.06mol，所以平衡时气体的总体积为V=

2.06

3

×200=137.3L，
故答案为：6%；137.3；
（3）体积始终保持200L，达到平衡时的体积也是200L，则加入二氧化硫的物质的量为

200×2

137.3

=2.9mol，故答案为：2.9．

点评：本题考查化学平衡的计算及等效平衡，注意把握温度、体积、压强的条件，判断两种状态为等同的平衡状态是解答的关键，易错点为题中恒压和恒容两种条件，答题时不要忽视，题目难度中等．