Question

已知反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0．現有甲、乙兩個容積相同的恒容容器．在500℃和有催化劑存在下，向甲中加入2molSO₂和1molO₂，向乙中加入2molSO₃，并同時發生反應．當兩容器中反應分別達到平衡后，維持條件不變，則
①平衡時甲中SO₂的轉化率一定等于乙中SO₃的分解率
②從開始反應到平衡，甲中反應放出的熱量與乙中反應吸收的熱量一定相等
③平衡時，甲、乙兩容器中混合氣體平均相對分子質量一定相等
④從反應開始到剛好建立平衡時所用的時間甲一定等于乙
以上說法中正確的是（　　）

A．③

B．①②

C．③④

D．①②③

Answer 1

分析：由方程式2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0可知，2molSO₂和1molO₂等效于2molSO₃，在相同條件下達到平衡狀態時，甲乙兩平衡狀態相同，各物質的含量、濃度等物理量都相等，假設平衡時甲乙兩個容器中都含有xmolSO₃，則有：
 甲：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0
起始：2mol      1mol         0
轉化：xmol      0.5xmol      xmol
平衡：（2-x）mol （1-0.5x）mol  xmol
乙：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0
起始：0        0           2mol
轉化：（2-x）mol（1-0.5x）mol （2-x）mol
平衡：（2-x）mol （1-0.5x）mol  2-xmol
以此解答該題．

解答：解：由方程式2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0可知，2molSO₂和1molO₂等效于2molSO₃，在相同條件下達到平衡狀態時，甲乙兩平衡狀態相同，各物質的含量、濃度等物理量都相等，假設平衡時甲乙兩個容器中都含有xmolSO₃，則有：
 甲：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0
起始：2mol      1mol         0
轉化：xmol      0.5xmol      xmol
平衡：（2-x）mol （1-0.5x）mol  xmol
乙：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0
起始：0        0           2mol
轉化：（2-x）mol（1-0.5x）mol （2-x）mol
平衡：（2-x）mol （1-0.5x）mol  2-xmol
可知（2-x）mol+xmol=2mol，（1-0.5x）mol+0.5xmol=1mol，則 
①平衡時甲中SO₂的轉化與乙中SO₃的分解率之和為1，但轉化率不一定相等，故①錯誤；
②從開始反應到平衡，甲中反應放出的熱量與乙中反應吸收的熱量之和等于△H，但不一定相等，故②錯誤；
③甲乙為等效平衡，平衡狀態相同，則衡時，甲、乙兩容器中混合氣體平均相對分子質量一定相等，故③正確；
④由于轉化的程度未知，則甲乙達到平衡狀態所需時間不一定相等，故④錯誤．
故選A．

點評：本題綜合化學平衡問題，題目難度較大，注意從等效平衡的角度分析該題，達到平衡時甲乙處于相同平衡狀態．