问题 问答题

在某温度下、容积均为1L的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温恒容,使之发生反应:2SO2(g)+O2(g)

 2SO3(g)△H=-196kJ/mol.初始投料与各容器达平衡时的有关数据如下:

实验
初始投料2molSO21molO22molSO34molSO22molO2
平衡时n(SO3)1.6moln2n3
反应的能量变化放出Q1kJ吸收Q2kJ放出Q3kJ
体系的压强P1P2P3
反应物的转化率α1α2α3
(1)若初始投入amolSO2、bmolO2和cmolSO3,在相同条件下,要达到与甲相同的化学平衡,则a、c与b、c间应满足的代数关系式为______、______.

(2)该温度下此反应的平衡常数值为______,若在相同温度条件下起始投入0.1molSO2、0.1molO2、0.3molSO3,则反应开始时正逆反应速率的大小关系是V______V 

(3)三个容器中的反应分别达平衡时各组数据关系正确的是______

A.α12=1             B.Q1+Q2=196           C.α3<α1

D.P3<2P1=2P2E.n2<n3<3.2mol          F.Q3=2Q1

(4)如图表示甲反应在t1时刻达到化学平衡,在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况,则t2时刻改变的条件可能是______或______.

答案

(1)若初始投入amolSO2、bmolO2和cmolSO3,在相同条件下,要达到与甲相同的化学平衡,

则amolSO2、bmolO2和cmolSO3相当于2molSO2和1molO2,达到同一平衡状态,

则       2SO2(g)+O2(g)

 2SO3(g)

状态1:2mol       1mol            0

状态2:amol       bmol            cmol

则应有a+c=2,b+

c
2
=1,

故答案为:a+c=2; b+

c
2
=1;

(2)达到平衡时,平衡时n(SO3)=1.6mol,

则     2SO2(g)+O2(g)

 2SO3(g)

起始:2mol      1mol             0

转化:1.6mol     0.8mol           1.6mol

平衡:0.4mol     0.2mol           1.6mol

则:k=

c2(SO3)
c2(O2c2(SO2)
=
1.62
0.42×0.2
=80,

若在相同温度条件下起始投入0.1molSO2、0.1molO2、0.3molSO3

则Qc=

0.32
0.12×0.1
=90>80,平衡向逆反应方向移动,则正反应速率小于逆反应速率,

故答案为:80;<;

(3)甲容器反应物投入2molSO2、1molO2与乙容器反应物投入2mol SO3在保持恒温、恒容情况下是等效平衡,平衡时SO3的物质的量n2=1.6mol、p1=p2、α12=1、Q1+Q2能量总变化相当于2molSO2、1molO2完全转化成2mol SO3的能量,即吸放热Q1+Q2数值上就等于196kJ;甲容器反应物投入量2molSO2、1molO2与丙容器反应物投入量4molSO22molO2,若恒温且丙容器容积是甲容器2倍,则甲容器与丙容器也是等效平衡,然而现在是温度、容积相同的3个密闭容器,我们可以当成是在恒温且容积是甲容器两倍条件下,体积受到了压缩,原反应正向气体体积减少,由平衡移动原理,则相较于甲容器(或假设状况)而言,丙容器平衡向逆向移动,也就是说,丙容器的转化率比甲容器还要低一些.

因此α12=1、Q1+Q2=196;α3>α1;P3<2P1=2P2、n3<n2<3.2mol、Q3>2Q1,故答案为:ABD;

(4)t2时平衡向正反应方向移动,三氧化硫浓度增大,二氧化硫浓度减小,可减低温度或充入氧气能实现反应的转化关系,

故答案为:降低温度;充入氧气.

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