Question

在常壓和500℃時把O₂和SO₂按 1：2 體積比混合，如果混合前O₂有 10mol，平衡時SO₃占總體積的91%，求：
（1）平衡時有多少摩O₂轉化？
（2）混合氣中SO₂的體積分數．
（3）SO₂的轉化率．
（4）若保持與前面相同的條件，改用20molSO₃代替O₂和SO₂，則達平衡時O₂的體積分數為多少？

Answer 1

分析：令參加反應的氧氣的物質的量為nmol，根據三段式解題法，用n表示求出混合氣體各組分物質的量的變化量、平衡時各組分的物質的量．根據平衡時SO₃占總體積的91%，列方程計算n值．
（1）根據平衡時SO₃占總體積的91%，列方程計算n值．
（2）根據體積分數的定義計算．
（3）根據轉化率的定義計算．
（4）恒溫恒壓，將20molSO₃按化學計量數換算，可得10molO₂和20molSO₂，對應物質的物質的量相等，與原平衡為等效平衡，平衡時O₂的體積分數相同．

解答：解：令參加反應的氧氣的物質的量為nmol，根據三段式解題法，用n表示求出混合氣體各組分物質的量的變化量、平衡時各組分的物質的量． 
               2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）．
開始（mol）：20           10            0
變化（mol）：2n           n             2n
平衡（mol）：20-2n        10-n           2n   
（1）平衡時SO₃占總體積的91%，所以

2n

20-2n+10-n+2n

×100%=91%
解得，n=9.38
答：平衡時有9.38molO₂轉化．
（2）混合氣中SO₂的體積分數為

20-2×9.38

30-9.38

×100%=6%．
答：混合氣中SO₂的體積分數為6%．
（3）SO₂的轉化率為

2×9.38

20

×100%=93.8%．
答：SO₂的轉化率為93.8%．
（4）與原平衡等效，所以平衡時O₂體積分數為

10-9.38

30-9.38

×100%=3%．
答：平衡時O₂體積分數為3%．

點評：考查化學平衡計算、等效平衡等，難度不大，注意基礎知識的掌握與三段式解題法運用．