解题思路:对于平衡状态的建立,只与条件相关,即与温度、压强(或容器的容积)、反应物或生成物的起始量的相对关系有关,而与反应进行的方向无关.
因此对于该条件下的反应,初始态是2 mol SO2和1 mol O2的混合物,或是2 mol纯净的SO3,两者是等价的,最终到达的平衡状态完全相同.因此(1)中答案应为c=2.
而(2)中初始态包含了三种气态物质,此时需要进行思维转换,将初始物质的加入量转换为相当于a=2,b=1,就可以达到题设的平衡状态.现在a=0.5,则b═0.25,此时与题干所设初始态的差别是△a=2-0.5=1.5,△b=1-0.25=0.75,由此SO3的初始加入量c必须转化为等效于a=1.5和b=0.75的量,根据该反应方程式的化学计量数比推断知c=1.5.
(3)中要求将具体问题抽象为普遍规律,此时必须把握“把所有初始物都转换为反应物,则必须相当于2 mol SO2和1 mol O2的混合物,把所有的初始物转换为生成物,则必须相当于2 mol纯净的SO3”.才能得出正确结论:必须同时满足a+c=2和2b+c=2两个关系式.
设起始时2摩SO2和1摩O2为Ⅰ状态,其它条件为Ⅱ状态,温度不变,体积不变时,
根据改变起始加入量情况,则只要通过可逆反应的化学计量数比换算(极限假设转换)成反应方程式左(或右)的同一边物质的物质的量与原平衡相同即可.利用方程式求
2SO3
Ⅰ2mol 1mol0
Ⅱ0 0 cmol
根据方程式可知:2 mol SO3相当于2 mol SO2和1 mol O2,故c=2 mol.
故答案为:c=2;
2SO3
Ⅰ2mol 1mol0
Ⅱ0.5mol bmol cmol
则有:0.5+c=2;b+
c
2=1,解之得:b=0.25 mol,c=1.5 mol,
故答案为:b=0.25和c=1.5;
2SO3
Ⅰ2mol 1mol0
Ⅱabc
当SO2和SO3的物质的量之和为2 mol时,才能保证反应初始SO2的物质的量为2mol,即a+c=2mol,此时要求O21mol,那么就有b+0.5c=1mol.
满足此两条件方可使平衡与题说平衡完全相同.故答案为:a+c=2;2b+c=2.
点评:
本题考点: 等效平衡.
考点点评: 本题是对可逆反应和化学平衡状态的理解以及利用题给信息将化学问题以及内在规律抽象为数学问题,利用数学工具解决化学问题的思维能力的综合考查.做题时注意在定温(T)、定容(V)条件下,建立的两平衡体系中不仅同种物质的百分含量相等,而且物质的量浓度、物质的量也分别相等.