题目

11.将4 mol SO 2与2 mol O2放入4L的密闭容器中,-|||-在一定条件下反应达到平衡: (O)_(2)+(O)_(2)leftharpoons ()-|||-2SO3,测得平衡时SO3的浓度为 .5molcdot (L)^-1-|||-则此条件下的平衡常数K为 ()-|||-A.4 B.0.25-|||-C.0.4 D.0.2

题目解答

答案

解析

本题考查化学平衡常数的计算。解题思路是先根据初始物质的量和容器体积算出初始浓度，再结合平衡时$SO_3$的浓度，利用化学计量关系求出各物质浓度的变化量，进而得到平衡时各物质的浓度，最后根据平衡常数的表达式计算出平衡常数$K$。

  1. 计算初始浓度：
    已知$n(SO_2)=4mol$，$n(O_2)=2mol$，$V = 4L$，根据物质的量浓度公式$c=\frac{n}{V}$，可得$SO_2$的初始浓度$c(SO_2)_{初始}=\frac{4mol}{4L}=1mol/L$，$O_2$的初始浓度$c(O_2)_{初始}=\frac{2mol}{4L}=0.5mol/L$，$SO_3$的初始浓度$c(SO_3)_{初始}=0mol/L$。
  2. 计算各物质浓度的变化量：
    由反应方程式$2SO_2 + O_2\rightleftharpoons 2SO_3$可知，$SO_2$、$O_2$、$SO_3$的化学计量数之比为$2:1:2$。
    已知平衡时$c(SO_3)=0.5mol/L$，则$SO_3$浓度的变化量$\Delta c(SO_3)=0.5mol/L - 0mol/L = 0.5mol/L$。
    因为$SO_2$与$SO_3$的化学计量数之比为$2:2 = 1:1$，所以$SO_2$浓度的变化量$\Delta c(SO_2)=\Delta c(SO_3)=0.5mol/L$。
    因为$O_2$与$SO_3$的化学计量数之比为$1:2$，所以$O_2$浓度的变化量$\Delta c(O_2)=\frac{1}{2}\Delta c(SO_3)=\frac{1}{2}\times0.5mol/L = 0.25mol/L$。
  3. 计算平衡时各物质的浓度：
    $SO_2$的平衡浓度$c(SO_2)=c(SO_2)_{初始}-\Delta c(SO_2)=1mol/L - 0.5mol/L = 0.5mol/L$。
    $O_2$的平衡浓度$c(O_2)=c(O_2)_{初始}-\Delta c(O_2)=0.5mol/L - 0.25mol/L = 0.25mol/L$。
    $SO_3$的平衡浓度$c(SO_3)=0.5mol/L$。
  4. 计算平衡常数$K$：
    对于反应$2SO_2 + O_2\rightleftharpoons 2SO_3$，其平衡常数表达式为$K = \frac{c^2(SO_3)}{c^2(SO_2)\times c(O_2)}$。
    将$c(SO_2)=0.5mol/L$，$c(O_2)=0.25mol/L$，$c(SO_3)=0.5mol/L$代入平衡常数表达式可得：
    $K = \frac{0.5^2}{0.5^2\times0.25}=\frac{0.25}{0.25\times0.25}=\frac{1}{0.25}=4$。