Question

一定溫度下，向如圖所示帶有可移動活塞的密閉容器中充入2 L SO₂和1 L O₂的混合氣體，發生如下反應2 SO₂ (g) + O₂ (g) 2 SO₃ (g) 。

（1）若活塞可自由移動，平衡后，活塞停止在“2.1”處，則該反應中SO₂的轉化率為____     ____。
（2）若開始時，充入容器的起始物質分別是
①2 L SO₂和1 L O₂；
②2 L SO₃ (g) 和 1 L N₂ ；
③1 L SO₂、1 L O₂和 1 L SO₃ (g)，
使活塞固定在“3”處，達到平衡后，容器中SO₃ (g)占反應混合物的體積分數的大小關系是：
                 （用序號和“<”、“=”、“>”表示）。
（3）向（1）平衡后的容器中充入0.2 mol 的SO₃，活塞移動后再次達到平衡時，測得此過程中從外界共吸收了1.96 kJ 的熱量。
寫出SO₂發生氧化反應的熱化學方程式：________                              。

Answer 1

（1）90%
（2）①＝②>③
（3）2 SO₂ (g) + O₂ (g) 2 SO₃ (g) △H＝-196 kJ?mol^-1

(1)2 SO₂ (g) + O₂ (g) 2 SO₃ (g)
起始量      2        1            0
變化量      2x        x           2x
平衡量     2-2x      1-x          2x
(2-2x)+( 1-x)+2x=2.1；x=0.9
則該反應中SO₂的轉化率=
(2)反應為恒容條件下的可逆反應，2 L SO₂和1 L O₂的充入相當于2 L SO₃ (g)的充入，為等效平衡；而2 L SO₃ (g)充入在恒容條件下相當于2 L SO₃ (g) 和 1 L N₂ 充入，所以①②為等效平衡，容器中SO₃ (g)占反應混合物的體積分數相等；1 L SO₂、1 L O₂和 1 L SO₃ (g)的充入方式相當于2L SO₂、1.5 L O₂的充入，相當于①達到平衡后再充入0.5L的O₂平衡向正反應方向移動，容器中SO₃ (g)占反應混合物的體積分數大于①②；
（3）恒溫、恒壓，可逆反應中投料量成比例關系的反應互為等效平衡，所以，（1）達到平衡后再投入0.2 mol 的SO₃的反應為等效平衡，此過程SO₃的轉化率為10%，即0.02 mol 的SO₃反應達到平衡，吸收熱量1.96 kJ，固SO₂發生氧化反應的熱化學方程式：
2 SO₂ (g) + O₂ (g) 2 SO₃ (g) △H＝-196 kJ?mol^-1