Question

如图1，将2 mol SO₂和1 mol O₂混合置于体积可变的密闭容器中，在T₁温度下发生如下反应：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)；△H＜0。当反应进行到时间 t₀时达到平衡状态，测得混合气体的总物质的量为2.1 mol。  试回答：

（1）t₀时SO₃的物质的量为：____________，在图2中作出反应混合物中各组分气体的物质的量随反应进行到t₀时的变化曲线____________；

（2）当反应进行到t₁时间时(t₁＞t₀)，给上述反应容器加热到温度为T₂ (T₂＞T₁)，反应在t₃时(t₃＞t₁)重新达到平衡状态，新平衡混合物中气体的总物质的量 ________2.1 mol（填“＜”、“＞”或“＝”）。

（3）如图1所示，若起始时在容器中加入0.6 mol SO₂、0.3 mol O₂ ，保持温度不变，达到平衡状态后，SO₃气体的体积分数与上述平衡相比__________（填“＜”、“＞”或“＝”）。。

（4）V₂O₅是上述反应的催化剂，催化循环机理可能为：V₂O₅氧化SO₂时，自身被还原为四价钒氧化物；四价钒氧化物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式________，_______；

Answer

1.8mol ＞ = SO2+ V2O5=SO3+2VO2 4VO2+ O2=2V2O5

【解析】

（1）设达到平衡时生成SO3的物质的量为xmol；

             2SO2    +    O2    2SO3

起始        2 mol        1 mol               0

转化        xmol         mol           x mol

平衡    （2-x）mol  (1-) mol      x mol

据题意：（2-x） mol+(1-) mol+x mol=2.1 mol，解得x=1.8。（2）正反应放热，升高温度平衡逆向移动；（3）恒温、恒压，若起始时在容器中加入0.6 mol SO2、0.3 mol O2 ，则新平衡与原平衡是等效平衡；（4）V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒氧化物，SO2被氧化为SO3；四价钒氧化物再被氧气氧化为V2O5。

（1）设达到平衡时生成SO3的物质的量为xmol；

             2SO2    +    O2     2SO3

起始       2 mol        1 mol               0

转化       xmol         mol           x mol

平衡    （2-x）mol  (1-) mol     x mol

据题意：（2-x） mol+(1-) mol+x mol=2.1 mol，解得x=1.8。

t0时SO3的物质的量为1.8mol，SO2 的物质的量由2变为0.2、O2的物质的量由1变为0.1、SO3的物质的量由0变为1.8,反应混合物中各组分气体的物质的量随反应进行到t0时的变化曲线为；（2）正反应放热，升高温度平衡逆向移动，所以新平衡混合物中气体的总物质的量>2.1 mol；（3）恒温、恒压，若起始时在容器中加入0.6 mol SO2、0.3 mol O2 ，则新平衡与原平衡是等效平衡；达到平衡状态后，SO3气体的体积分数与上述平衡相相等；（4）V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒氧化物，SO2被氧化为SO3；四价钒氧化物再被氧气氧化为V2O5，根据得失电子守恒，反应方程式是SO2+ V2O5=SO3+2VO2 、 4VO2+ O2=2V2O5。