Question

化学问题

在一定温度和压强下，有如下反应：2SO2（g）+O2(g)=2SO3（g）,将1.6 mol SO2和0.8 mol的O2放入一体积可变的密闭容器中，测得容器的起始容积为100 L。经一段时间后，反应达到平衡，测得混合气体的密度为1.6 g·L-1。请回答下列问题。
（3）若容器为体积不变的密闭容器，其容积为100 L。起始时加入x mol SO2、y mol O2和z molSO3，反应达到平衡时，温度和压强与（2）完全相同，容器内各气体的体积分数也与（2）达平衡时的情况完全相同。则x、y应该满足的关系式为___________，x、z应该满足的关系式为___________。等于多少？为什么？

Answer 1

（2）1.6molSO2质量为102.4g，0.8molO2质量为25.6g，根据质量守恒定律，平衡混合气总质量仍为102.4+25.6=128(g)，题目说混合气密度为1.6g/L，则体积为128g÷1.6g/L=80L。
2SO2 + O2 = 2SO3
起始： 1.6 0.8 0
平衡：1.6-n 0.8-n/2 n
且相同温度压强下，气体体积比就等于物质的量之比，(1.6+0.8):(1.6-n+0.8-n/2+n)=100:80，解得n=0.96(mol)
即平衡时SO2浓度为(1.6-0.96)÷80=0.008(mol/L)，O2浓度为(0.8-x/2)÷80=0.004(mol/L)，SO3浓度为0.96÷80=0.012(mol/L)。
若容器为体积不变的密闭容器，其容积为100 L，如果反应达到平衡时，温度和压强与（2）完全相同，容器内各气体的体积分数也与（2）达平衡时的情况完全相同，也就是说平衡时SO2：0.008mol/L×100L=0.8mol，O2：0.004mol/L×100L=0.4mol/L，SO3：0.012mol/L×100L=1.2mol。
则x、y应该满足的关系式为x=2y，x、z应该满足的关系式为x+z=0.8+1.2=2。