Question

运用化学反应原理研究二氧化硫的催化氧化反应有重要意义（1）硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2（g）

运用化学反应原理研究二氧化硫的催化氧化反应有重要意义（1）硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g），混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图1所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）．根据图示回答下列问题：①若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡______移动（填“逆向”、“正向”或“不”）②若温度为T2、T3，反应的平衡常数分别为K2，K3，则K2______K3；反应进行到状态D时，v（逆）______ v（正）（填“＞”、“＜”或“=”）（2）如图2所示，当关闭K时，向A中充入3mol SO2、1.5mol O2，向B中充入6mol SO2、3mol O2，起始时，V（A）=V（B）=a L．在相同温度和有催化剂存在的条件下，两容器中发生下列反应：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）达到平衡（Ⅰ）时，V（B）=0.74a L．请回答：①B中SO2的转化率α（SO2）B为______%②A中SO2和B中O2的物质的量比较：n（SO2）A______n（O2）B（填“＞”、“＜”或“=”）③打开K，过一段时间重新达到平衡（Ⅱ）时，B的体积为______（用含a的代数式表示，连通管中气体体积忽略不计）

Answer 1

（1）①恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，体积应增大，反应混合物各组分的浓度降低，等效为降低压强，压强降低平衡向体积增大方向移动，即向逆方向移动，故答案为：向逆方向；
②温度升高，平衡向吸热方向移动，即向逆反应移动，K值减小，K₂＞K₃；由于D状态未达平衡，混合体系中SO₃的百分含量小于平衡时的，反应向正反应进行，所以v_逆＜v_正，故答案为：＞；＜；
（2）①设B中二氧化硫的转化率为x，
        根据反应方程式：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
反应前（mol）             6       3       0
转化（mol）               6x      3x     6x
平衡（mol）              6-6x    3-3x    6x
达到平衡时，V（B）=0.74a L，恒温恒压条件下，容器的体积之比等于混合气体的物质的量之比，即（6mol+3mol）：（6-6x+3-3x+6x）mol=a：0.74a，
解得：x=0.78=78%，
故答案为：78；
②B在恒温恒压下，加入6mol SO₂、3mol O₂反应与加入3mol SO₂、1.5mol O₂反应等效，其中2n（O₂）=n（SO₂）；
假如有装置C，向装置C加入3mol SO₂、1.5mol O₂反应，压强与B等压且恒温恒压条件下，达到平衡时与B为等效平衡，则一定满足n（SO₂）_B=2n（SO₂）_C=2n（O₂）_B，
由于A容积恒定，反应体系的压强小于C的压强，相当于减小了压强，平衡向着逆向移动，A中二氧化硫转化率小于C的，反应后达到平衡时n（SO₂）_A＞n（SO₂）_C，由于n（SO₂）_C=n（O₂）_B，所以n（SO₂）_A＞n（SO₂）_C=n（O₂）_B，即n（SO₂）_A＞n（O₂）_B，
故答案为：＞；
③打开K，过一段时间重新达到平衡（图 2）时，与B反应为等效平衡，相当于加入了9mol二氧化硫和4.5mol氧气，同温同压下，根据物质的量与体积成正比，达到平衡时总体积为：0.74a×

9mol+4.5mol

6mol+3mol

=1.11a，所以B的体积为1.11a-a=0.11aL，
故答案为：0.11aL．