Question

（10分）已知 2 mol SO₂ (g) 氧化為2 mol SO₃ (g) 的能量變化如圖所示：

（1）寫出SO₂ (g) 氧化為SO₃ (g) 的熱化學方程式：                                                      
（2）氧化SO₂時，工業(yè)上常加入V₂O₅作催化劑，其反應機理可表示為
SO₂ + V₂O₅ = SO₃ + 2VO₂，   4VO₂ + O₂ = 2V₂O₅；
上圖中表示加入V₂O₅的反應曲線為            （填“a”或“b”）。
（3）若在容積為2 L的密閉容器中充入2 mol SO₂ (g)和1 mol O₂ (g)，如圖甲所示，經2 min達到平衡，測得放出熱量為178.2 kJ，則：

①2 min內 O₂的化學反應速率v(O₂)=                          ；
②若再充入1 mol O₂重新達到平衡時，SO₃平衡濃度的取值范圍是：                  。
（4）若將2 mol SO₂ (g)和1 mol O₂ (g)充入容積可變的容器乙中，初始體積為2 L，達到平衡時放出熱量Q kJ，則Q     178.2 kJ（填“>”，“=”或“<”）。

Answer 1

（1）2SO₂(g) + O₂(g) 2SO₃(g)，ΔH=－198 kJ/mol （2）b
（3）① 0.225 mol·L^－1·min^－1    ② 0.9mol/L＜c(SO₃)<1 mol/L      （4）＞

（1）根據圖像可知，反應是放熱反應，所以熱化學方程式為2SO₂(g) + O₂(g) 2SO₃(g)，ΔH=－198 kJ/mol。
（2）催化劑能降低反應的活化能，但不能改變反應熱，所以答案是b。
（3）①放出熱量為178.2 kJ，則消耗的氧氣是178.2÷198＝0.9mol，所以氧氣的反應速率是。
②在沖入氧氣之前生成三氧化硫是1.8mol，但反應是可逆反應，所以無論沖入多少氧氣，三氧化硫的物質的量不能超過2mol，所以濃度范圍是0.9mol/L＜c(SO₃)<1 mol/L。
（4）乙是保持恒壓的，又因為反應是體積減小的可逆反應，所以乙中反應物的轉化率要大于甲中的，即放出的熱量大于Q kJ。