Question

【題目】在一個容積固定的反應器中，有一可左右滑動的密封隔板，左、右兩側分別進行如下可逆反應：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)；3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(g)＋4H2(g)。左側中加入SO2、O2、SO3的物質的量分別為x mol、3.25mol、1mol；右側中加入9 mol的水蒸氣和適量的鐵粉（忽略鐵粉對容器體積的影響）。當x在一定范圍內變化時，均可以通過調節反應器的溫度，使兩側反應都達到平衡，并且隔板恰好處于反應器位置2處。請填寫以下空白：

（1）若x＝1.5，則左側反應在起始時向__________（填“正”或“逆”）反應方向進行。欲使反應維持向該方向進行，則x的取值范圍是______________。

（2）若x＝2，平衡時混合氣中SO2所占的體積分數為______________。欲使起始反應維持向該方向進行，則x的最大值應小于____________。

Answer 1

【答案】（1）逆；1.25＜x＜1.75（2）0.25；3.5

【解析】

試題分析：（1）這兩個平衡體系的特點是：第一個反應前后氣體的總物質的量發生變化，第二個保持不變，故右邊永遠是9mol氣體，同在一個容器中，同溫同壓，故氣體的物質的量之比等于體積之比。故平衡時，左邊為6mol氣體；當x=1.5時，左邊現在總的物質的量為5.75mol<6mol，因此向逆反應方向進行；若保持該方向，1.25<x<1.75；

（2）根據上述，反應向正反應方向進行了

2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

起始量（mol） 2 3.25 1

轉化量（mol） 2y y 2y

平衡量（mol） 2－2y 3.25－y 1＋2y

平衡總物質的量為6mol，即 2-2y+3.25-y +1+2y= 6mol，解得y =0.25mol，2-2y =1.5，二氧化硫的體積分數=1.5/6=25%。