Question

在常压和500℃时把O₂和SO₂按 1：2 体积比混合，如果混合前O₂有 10mol，平衡时SO₃占总体积的91%，求：
（1）平衡时有多少摩O₂转化？
（2）混合气中SO₂的体积分数．
（3）SO₂的转化率．
（4）若保持与前面相同的条件，改用20molSO₃代替O₂和SO₂，则达平衡时O₂的体积分数为多少？

Answer 1

分析：令参加反应的氧气的物质的量为nmol，根据三段式解题法，用n表示求出混合气体各组分物质的量的变化量、平衡时各组分的物质的量．根据平衡时SO₃占总体积的91%，列方程计算n值．
（1）根据平衡时SO₃占总体积的91%，列方程计算n值．
（2）根据体积分数的定义计算．
（3）根据转化率的定义计算．
（4）恒温恒压，将20molSO₃按化学计量数换算，可得10molO₂和20molSO₂，对应物质的物质的量相等，与原平衡为等效平衡，平衡时O₂的体积分数相同．

解答：解：令参加反应的氧气的物质的量为nmol，根据三段式解题法，用n表示求出混合气体各组分物质的量的变化量、平衡时各组分的物质的量． 
               2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）．
开始（mol）：20           10            0
变化（mol）：2n           n             2n
平衡（mol）：20-2n        10-n           2n   
（1）平衡时SO₃占总体积的91%，所以

2n

20-2n+10-n+2n

×100%=91%
解得，n=9.38
答：平衡时有9.38molO₂转化．
（2）混合气中SO₂的体积分数为

20-2×9.38

30-9.38

×100%=6%．
答：混合气中SO₂的体积分数为6%．
（3）SO₂的转化率为

2×9.38

20

×100%=93.8%．
答：SO₂的转化率为93.8%．
（4）与原平衡等效，所以平衡时O₂体积分数为

10-9.38

30-9.38

×100%=3%．
答：平衡时O₂体积分数为3%．

点评：考查化学平衡计算、等效平衡等，难度不大，注意基础知识的掌握与三段式解题法运用．