Question

在一定溫度下，把4mol SO₂和2mol O₂ 通入一定容積的密閉容器里，發(fā)生如下反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），進行到一定程度達到平衡狀態(tài)．現(xiàn)在該容器維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO₂、O₂和SO₃的物質(zhì)的量（mol），如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關系才能保證達到平衡時，反應混合物中三種氣體的質(zhì)量分數(shù)仍跟上述平衡完全相同．
請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）若a=0，b=0，則c=

 

．
（2）a、b、c取值必須滿足的一般條件是（請用兩個式子表示，其中一個只含a和c，另一個只含b和c）：

 

，

 

（3）若將上述條件改為恒溫、恒壓，其他條件均不變，①若a=0，b=0，則c=

 

；
②a、b、c取值必須滿足的一般條件是

 

．

Answer 1

考點：等效平衡

專題：化學平衡專題

分析：對于平衡狀態(tài)的建立，只與條件相關，即與溫度、壓強（或容器的容積）、反應物或生成物的起始量的相對關系有關，而與反應進行的方向無關．
因此對于該條件下的反應，初始態(tài)是4mol SO₂和2 mol O₂的混合物，或是4mol純凈的SO₃，兩者是等價的，最終到達的平衡狀態(tài)完全相同．
因此（1）中答案應為c=4．
（2）中要求將具體問題抽象為普遍規(guī)律，此時必須把握“把所有初始物都轉(zhuǎn)換為反應物，則必須相當于24mol SO₂和2 mol O₂的混合物，把所有的初始物轉(zhuǎn)換為生成物，則必須相當于4 mol純凈的SO₃”．才能得出正確結(jié)論：必須同時滿足a+c=4和2b+c=4兩個關系式；
（3）若將上述條件改為恒溫、恒壓，其他條件均不變，則將c轉(zhuǎn)化到左邊只要與原來成比例就可以，即

a+c

b+0.5c

=

4

2

即可．

解答： 解：設起始時4molSO₂和2molO₂為Ⅰ狀態(tài)，其它條件為Ⅱ狀態(tài)，溫度不變，體積不變時，
根據(jù)改變起始加入量情況，則只要通過可逆反應的化學計量數(shù)比換算（極限假設轉(zhuǎn)換）成反應方程式左（或右）的同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同即可．利用方程式求解：
（1）2SO₂+O₂2SO₃
Ⅰ4mol  2mol         0
Ⅱ0     0           cmol
根據(jù)方程式可知：4 mol SO₃相當于4mol SO₂和2mol O₂，故c=4 mol．
故答案為：c=4；
（2）2SO₂+O₂2SO₃
Ⅰ4mol  2mol         0
Ⅱa     b          c  
當SO₂和SO₃的物質(zhì)的量之和為4 mol時，才能保證反應初始SO₂的物質(zhì)的量為4mol，即a+c=4mol，此時要求O₂₂mol，那么就有b+0.5c=2mol．
滿足此兩條件方可使平衡與題說平衡完全相同．故答案為：a+c=4；2b+c=4；
（3）若將上述條件改為恒溫、恒壓，其他條件均不變，則將c轉(zhuǎn)化到左邊只要與原來成比例就可以，即

a+c

b+0.5c

=

4

2

，當①若a=0，b=0，則c=任意值，故答案為：任意值；②a、b、c取值必須滿足的一般條件為a=2b；故答案為：a=2b．

點評：本題是對可逆反應和化學平衡狀態(tài)的理解以及利用題給信息將化學問題以及內(nèi)在規(guī)律抽象為數(shù)學問題，利用數(shù)學工具解決化學問題的思維能力的綜合考查．做題時注意在定溫（T）、定容（V）條件下，建立的兩平衡體系中不僅同種物質(zhì)的百分含量相等，而且物質(zhì)的量濃度、物質(zhì)的量也分別相等而定溫（T）、定壓（P）條件下，建立的兩平衡體系中只要成比例就行．