Question

一定温度下，向如图所示带有可移动活塞的密闭容器中充入2 L SO₂ 和1 L O₂ 的混合气体，发生如下反应2 SO₂ (g) + O₂ (g) 2 SO₃ (g) 。

（1）若活塞可自由移动，平衡后，活塞停止在“2.1”处，则该反应中SO₂ 的转化率为_______。

（2）若使活塞固定在“3”处，向容器中充入4L SO₂和2L O₂，反应进行到某一时刻时， SO₂和O₂的转化率之比为 _____ 

（3）若使活塞固定在“3”处的三个相同容器，开始时，充入容器的起始物质分别是①2L SO₂和1L O₂ ；②2 L SO₃ (g) 和 1 L N₂ ；③1 L SO₂ 、1 L O₂ 和 1 L SO₃ (g)。上述三种投料方式的反应体系均达到平衡后，则三种情况容器中SO₃ (g)的物质的量浓度大小关系是__________（用序号和“<”、“=”、“>”表示）。

（4）向（1）平衡后的容器中充入0.2 mol 的SO₃，活塞移动后再次达到平衡时，测得此过程中从外界共吸收了1.96 kJ 的热量。写出SO₂ 发生氧化反应的热化学方程式：__________________。

Answer

90％ 1：1①＝②<③2 SO2(g) + O2(g)2 SO3(g) △H= -196 kJ/mol

【解析】

(1)若活塞可自由移动，平衡后，活塞停止在“2.1”处，表明平衡时混合气体为2.1L。 
设参加反应被消耗的二氧化硫的体积为x。 

解得:x＝1.8L 该反应中SO2的转化率为1.8L/2.0L100=90
（2）若使活塞固定在“3”处，属于恒容状态，在向容器中充入4L SO2和2L O2，是按反应计量数之比加入的反应物，无论反应进行到某一时刻， SO2和O2的转化率之比均为1:1。故答案为：1：1。

(3)在恒容的条件下，①和②两种方式最终达到的平衡是等效的；对于③，相当于充入2LSO2、1.5LO2，③和①相比，③中平衡正向移动的程度大于①，所以，③中SO3(g)的体积分数最大，所以，三种情况容器中SO3(g)的体积分数大小关系是①＝②＜③。 
(4) 由于(1)中活塞可自由移动，向(1)平衡后的容器中充入0.2mol的SO3，活塞移动后再次达到平衡时，此时的平衡和原平衡是等效的，所以，0.2mol SO3中，有0.2mol×（1－90％）＝0.02mol分解，吸收了1.96kJ的热量，则2mol SO3完全分解，需要吸收196kJ热量，2molSO2和1molO2完全反应，则会放出196kJ热量，所求热化学方程式为:2SO2(g)＋O2(g)＝2SO3(g) ΔH＝－196kJ•moL－1。