Question

537℃、1.01×10⁵Pa 時，往容積可變的密閉容器中充入2mol SO₂、1mol O₂，此時容器的體積為200L．向容器中加入催化劑（固體）并保持恒溫恒壓，發(fā)生反應(yīng)：2SO₂（氣）+O₂（氣）?2SO₃（氣）達(dá)到平衡時，平衡氣體中SO₃的體積分?jǐn)?shù)為0.91．
試回答下列問題：
（1）工業(yè)上二氧化硫的催化氧化采用常壓而不采用高壓的原因是：

常壓下，三氧化硫的含量已達(dá)到91%，從降低成本考慮，沒有必要再加壓

．
（2）保持上述溫度和壓強(qiáng)不變，若向容器中只充入2mol SO₃并加入固體催化劑．則平衡時，SO₂的體積分?jǐn)?shù)是

6%

，容器的體積為

137.3

L．
（3）溫度仍保持537℃，容器體積保持200L不變（恒容）．充入a molSO₂、b molO₂，并加入固體催化劑，反應(yīng)達(dá)平衡時，SO₃的體積分?jǐn)?shù)仍為0.91，體系壓強(qiáng)為1.01×10⁵Pa．若a：b=2：1，則a=

2.9

．

Answer 1

分析：（1）常壓下三氧化硫的含量已很高，為節(jié)約成本，無需增大壓強(qiáng)；
（2）利用三段式法結(jié)合等效平衡解答；
（3）達(dá)到平衡時，平衡氣體中SO₃的體積分?jǐn)?shù)為0.91，a：b=2：1，與起始充入2molSO₂、1molO₂，達(dá)到平衡時狀態(tài)相同，根據(jù)物質(zhì)的量之比等于體積之比計(jì)算．

解答：解：（1）常壓下三氧化硫的含量已很高，為節(jié)約成本，無需增大壓強(qiáng)，因增大壓強(qiáng)，需要增大設(shè)備的抗壓能力，且消耗能源，
故答案為：常壓下，三氧化硫的含量已達(dá)到91%，從降低成本考慮，沒有必要再加壓；
（2）達(dá)到平衡時，平衡氣體中SO₃的體積分?jǐn)?shù)為0.91，
     2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），
開始  2        1       0
轉(zhuǎn)化 2x        x      2x 
平衡2-2x      1-x     2x
則 

2x

3-x

=0.91，解得x=0.94，
則平衡時，SO₂的體積分?jǐn)?shù)是（1-0.91）×

2

3

×100%=6%，
保持上述溫度和壓強(qiáng)不變，平衡時氣體的總的物質(zhì)的量為3mol-0.94mol=2.06mol，所以平衡時氣體的總體積為V=

2.06

3

×200=137.3L，
故答案為：6%；137.3；
（3）體積始終保持200L，達(dá)到平衡時的體積也是200L，則加入二氧化硫的物質(zhì)的量為

200×2

137.3

=2.9mol，故答案為：2.9．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算及等效平衡，注意把握溫度、體積、壓強(qiáng)的條件，判斷兩種狀態(tài)為等同的平衡狀態(tài)是解答的關(guān)鍵，易錯點(diǎn)為題中恒壓和恒容兩種條件，答題時不要忽視，題目難度中等．