Question

在一定溫度下，把2摩SO₂和1摩O₂通入一個一定容積的密閉的容器里，發(fā)生如下反應：
當此反應進行到一定程度時，反應混和物就處于化學平衡狀態(tài)．現在該容器中，維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO₂、O₂和SO₃的物質的量（摩）．如果a、b、c取不同的數值，它們必須滿足一定的相互關系，才能保證達到平衡時，反應混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡時的完全相同．請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）若a=0，b=0，則c=

2

．
（2）若a=0.5，則b=

0.25

和c=

1.5

．
（3）a、b、c取值必須滿足的一般條件是（請用兩個方程式表示，其中一個只含a和c，另一個只含b和c）：

a+c=2，2b+c=2

．

Answer 1

分析：對于平衡狀態(tài)的建立，只與條件相關，即與溫度、壓強（或容器的容積）、反應物或生成物的起始量的相對關系有關，而與反應進行的方向無關．
因此對于該條件下的反應，初始態(tài)是2 mol SO₂和1 mol O₂的混合物，或是2 mol純凈的SO₃，兩者是等價的，最終到達的平衡狀態(tài)完全相同．因此（1）中答案應為c=2．
而（2）中初始態(tài)包含了三種氣態(tài)物質，此時需要進行思維轉換，將初始物質的加入量轉換為相當于a=2，b=1，就可以達到題設的平衡狀態(tài)．現在a=0.5，則b═0.25，此時與題干所設初始態(tài)的差別是△a=2-0.5=1.5，△b=1-0.25=0.75，由此SO₃的初始加入量c必須轉化為等效于a=1.5和b=0.75的量，根據該反應方程式的化學計量數比推斷知c=1.5．
（3）中要求將具體問題抽象為普遍規(guī)律，此時必須把握“把所有初始物都轉換為反應物，則必須相當于2 mol SO₂和1 mol O₂的混合物，把所有的初始物轉換為生成物，則必須相當于2 mol純凈的SO₃”．才能得出正確結論：必須同時滿足a+c=2和2b+c=2兩個關系式．

解答：解：設起始時2摩SO₂和1摩O₂為Ⅰ狀態(tài)，其它條件為Ⅱ狀態(tài)，溫度不變，體積不變時，
根據改變起始加入量情況，則只要通過可逆反應的化學計量數比換算（極限假設轉換）成反應方程式左（或右）的同一邊物質的物質的量與原平衡相同即可．利用方程式求解：
（1）2SO₂+O₂2SO₃
Ⅰ2mol  1mol         0
Ⅱ0     0           cmol
根據方程式可知：2 mol SO₃相當于2 mol SO₂和1 mol O₂，故c=2 mol．
故答案為：c=2；
（2）2SO₂+O₂2SO₃
Ⅰ2mol  1mol         0
Ⅱ0.5mol bmol        cmol
則有：0.5+c=2；b+

c

2

=1，解之得：b=0.25 mol，c=1.5 mol，
故答案為：b=0.25和c=1.5；
（3）2SO₂+O₂2SO₃
Ⅰ2mol  1mol         0
Ⅱa     b          c  
當SO₂和SO₃的物質的量之和為2 mol時，才能保證反應初始SO₂的物質的量為2mol，即a+c=2mol，此時要求O₂1mol，那么就有b+0.5c=1mol．
滿足此兩條件方可使平衡與題說平衡完全相同．故答案為：a+c=2；2b+c=2．

點評：本題是對可逆反應和化學平衡狀態(tài)的理解以及利用題給信息將化學問題以及內在規(guī)律抽象為數學問題，利用數學工具解決化學問題的思維能力的綜合考查．做題時注意在定溫（T）、定容（V）條件下，建立的兩平衡體系中不僅同種物質的百分含量相等，而且物質的量濃度、物質的量也分別相等．