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，發生反應：
2SO₂（氣）+O₂（氣） 2SO₃（氣）
達到平衡時，平衡氣體中SO₃的體積分數為0.91。
試回答下列問題：
（1）工業上二氧化硫的催化氧化采用常壓而不采用高壓的原因是：     _______。
（2）保持上述溫度和壓強不變，若向容器中只充入2mol SO₃并加入固體催化劑。則平衡時，SO₂的體積分數是             ，容器的體積為              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，反應達平衡時，SO₃的體積分數仍為0.91，體系壓強為1.01×10⁵Pa。若a:b=2:1，則a=             。

Answer 1

（1）常壓下，三氧化硫的含量已達到91%，從降低成本考慮，沒有必要再加壓。
（2 ）6%，137.5L。
（3）2.9。

加入2molSO₃跟加入2molSO₂、1molO₂相當，在其它條件相同時可以達到相同的平衡狀態。所以平衡時二氧化硫的體積分數是6%、氧氣的體積分數為3%。設平衡時SO₃的物質的量為xmol，則有=0.91，可求得x=1.88，平衡時氣體的總的物質的量為2.062mol，所以平衡時氣體的總體積為V==137.5L。第3問中，體積始終保持200L，達到平衡時的體積也是200L，則加入二氧化硫的物質的量為=2.9mol。