例析可逆反应与能量变化

杨文斌

本文选取三道关于可逆反应与能量变化结合的典型化学例题，供参考。

例1已知723K时，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)；△H＝－197kJ/mol。

在相同温度和压强下，向密闭容器中通入2molSO2(g)和1molO2(g)，达到平衡时放出的热量为Q1，向另一个体积相同的容器中通入1molSO2(g)、0.5molO2(g)和1molSO3(g)，达到平衡时放出热量为Q2，则下列关系正确的是（）。

A.Q2＜Q1＜197kJB.Q2＝Q1＝197kJ

C.Q1＜Q2＜197kJD.Q1＝Q2＜197kJ

解析解答这类习题的关键有两点：一是明确可逆反应的热化学方程式中的反应热是理论上反应完全时的热效应；二是实验条件下反应的反应热与实际参与反应的反应物或生成物的量成正比。显然Q1＜197kJ。题中两种操作是等温等容条件下的等效平衡（按计量数换算为同一边的物质的物质的量相同），似乎Q2＝Q1，实际上Q2＜Q1，因为后一种操作生成的SO3(g)少于前一种操作的。

答案选A。

例2实验室测得4molSO2(g)参加下列反应：

2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)；△H＝－197kJ/mol

当放出314.3kJ热量时，SO2(g)的转化率最接近于（）。

A.40%B.50%C.80%D.90%

解析反应的SO2(g)为：2mol×314.3kJ&pide;197kJ＝3.2mol

则SO2(g)的转化率为：3.2mol&pide;4mol×100%＝80%

答案选C。

例3已知一定温度下，某反应如下：

2X(g)＋Y(g)mZ(g)；△H＝－akJ/mol（a＞0）

现有甲、乙两个容积相等的密闭容器，在该温度下，向容器甲中通入2molX(g)和1molY(g)，达到平衡时放出热量bkJ，向容器乙中通入1molX(g)和0.5molY(g)，达到平衡时放出热量ckJ，且b＞2c，则a、b、m的值或关系正确的是（）。

A.m＝4B.a＝bC.a＜D.m≤2

解析由可逆反应特点知，b＜a，选项B和C错误。若m＝3，则题中两种操作是等温等容、反应前后气体分子数相等的等效平衡，应该有b＝2c。题中b＞2c，显然m≠3且m＜3，因为这两种操作达平衡后，相当于对前一平衡加压，平衡右移，又放出热量。

答案选D。