Question

7．已知化學反應：O₂（g）+2SO₂（g）?2SO₃（g），其化學平衡常數(shù)K和溫度t的關系如表：

t℃	700	800	830	1000	1200
K	2.6	1.7	1.0	0.9	0.6

回答下列問題：
（1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{c（{O}_{2}）•{c}^{2}（S{O}_{2}）}$．
（2）某溫度下，平衡濃度符合下式：c²（SO₃）=c（O₂）•c²（SO₂），試判斷此時的溫度為830℃．
（3）設在一定體積的密閉容器中充入0.30mol O₂（g）和0.60mol SO₂（g），反應在一定條件下達到平衡時，SO₃的物質的量分數(shù)（SO₃的物質的量與反應體系中總的物質的量之比）為$\frac{4}{7}$，該條件下O₂的平衡轉化率為$\frac{2}{3}$；該條件下反應2SO₃（g）?O₂（g）+2SO₂（g）的平衡常數(shù)K=40．
（4）當O₂與SO₂混合氣體以不同比例混合時，測得其平均相對分子質量分別為57.6和44.8，取上述不同比例的混合氣體各5L，在一定條件下充分反應后，氣體體積均為4L，分別求出O₂在上述混合氣體中的體積分數(shù)20%、60%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應的化學平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比；
（2）某溫度下，平衡濃度符合下式：c²（SO₃）=c（O₂）•c²（SO₂），先計算化學平衡常數(shù)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)確定溫度；
（3）設該條件下O₂的平衡轉化率為x，
             O₂（g）+2SO₂（g）?2SO₃（g），
開始（mol）0.30        0.60            0
反應（mol）0.30x      0.60x          0.60x  
平衡（mol）0.30（1-x）  0.60（1-x）   0.60x
SO₃的物質的量分數(shù)（SO₃的物質的量與反應體系中總的物質的量之比）為$\frac{4}{7}$，根據(jù)三氧化硫物質的量分數(shù)計算x值；該根據(jù)平衡常數(shù)概念計算K；
（4）設O₂與SO₂混合氣體的物質的量分別為x、y，根據(jù)$\overline{M}$=$\frac{m總}{n總}$帶入計算x、y可得．

解答 解：（1）反應O₂（g）+2SO₂（g）?2SO₃（g），K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{c（{O}_{2}）•{c}^{2}（S{O}_{2}）}$；
故答案為：$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{c（{O}_{2}）•{c}^{2}（S{O}_{2}）}$；
（2）根據(jù)c²（SO₃）=c（O₂）•c²（SO₂），代入K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{c（{O}_{2}）•{c}^{2}（S{O}_{2}）}$=1，平衡常數(shù)只與溫度有關，故此時溫度為830℃；
故答案為：830；
（3）設該條件下O₂的平衡轉化率為x，
             O₂（g）+2SO₂（g）?2SO₃（g），
開始（mol）0.30        0.60            0
反應（mol）0.30x      0.60x          0.60x  
平衡（mol）0.30（1-x）  0.60（1-x）   0.60x
SO₃的物質的量分數(shù)為$\frac{4}{7}$，則$\frac{0.6x}{0.3（1-x）+0.6（1-x）+0.6x}$=$\frac{4}{7}$，解得x=$\frac{2}{3}$，設容器體積1L，K=$\frac{0．{4}^{2}}{0．{2}^{2}×0.1}$=40；
故答案為：$\frac{2}{3}$；40；
（4）設平均相對分子質量分別為57.6的混合氣體O₂與SO₂混合氣體的物質的量分別為x、y，則有$\frac{32x+64y}{x+y}$=56.7，解得$\frac{x}{y}$=$\frac{1}{4}$，混合氣體5L，則O₂有1LSO₂有4L，則O₂在混合氣體中的體積分數(shù)為20%；同理設平均相對分子質量分別為44.8的混合氣體O₂與SO₂混合氣體的物質的量分別為a、b，有$\frac{32a+64b}{a+b}$=44.8，$\frac{a}$=$\frac{3}{2}$，混合氣體5L，則O₂有3LSO₂有2L，則O₂在混合氣體中的體積分數(shù)為60%；
故答案為：20%；60%．

點評 本題考查了化學平衡的有關計算，計算量大，學生要熟練掌握三段式解題的方法，并讀清題目信息靈活運用，題目難度較大．