Question

10．在一定條件下，將3molA 和1mol B 兩種無色氣體混合于固定容積為2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A（g）+B（g）?xC（g）（有色氣體）+2D（S），2min末該反應(yīng)達(dá)到平衡，生成0.8mol D，并測(cè)得C的濃度為0.2mol•L-1．請(qǐng)?zhí)羁眨?br />（1）x=1，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式$\frac{c（C）}{{c}^{3}（A）•c（B）}$
（2）要提高反應(yīng)A的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有改變溫度、增大壓強(qiáng)、減小C的量、增大B氣體的量．
（3）3min 末B的轉(zhuǎn)化率為40%．
（4）能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是ABCDE（填編號(hào)）
A．混合氣體的密度不變   B．容器中的壓強(qiáng)不再變化
C．生成C的反應(yīng)速率和生成B的反應(yīng)速率相同
D．單位時(shí)間內(nèi)生成3molA，同時(shí)生成1molC    
 E．混合氣體的顏色不再改變
（5）一定溫度下，在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：2A（g）+B（g）?2C（g），若反應(yīng)開始時(shí)充入2mol A和1mol B，達(dá)平衡后B的體積分?jǐn)?shù)為a%．其他條件不變時(shí)，若按下列四種配比作為起始物質(zhì)，平衡后B 的體積分?jǐn)?shù)大于a%的是C
A.2mol C            
B.2mol A  1mol B和1mol He（不參加反應(yīng)）
C.2mol A  2mol B     
D.2mol A  1mol B和2mol C．

Answer 1

分析 （1）將3.2molA和1molB兩種氣體混合于固定容積為2L的密閉容器中，c（A）=1.6mol/L，c（B）=0.6mol/L，則
         3A（g）+B（g）?x C（g）+2D（s）
起始：3 mol      1 mol                0               0
轉(zhuǎn)化：1.2 mol    0.4mol          0.4xmol    0.8 mol
平衡：1.8mol     0.6mol          0.4xmol     0.8 mol
根據(jù)平衡時(shí)C的濃度計(jì)算出x的值及結(jié)合平衡常數(shù)的定義和反應(yīng)原理，寫出此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式；
（2）要提高A的轉(zhuǎn)化率主要是通過外界因素的影響促進(jìn)平衡正向移動(dòng)，常見影響平衡的因素有溫度、濃度及壓強(qiáng)，由此分析判斷；
（3）根據(jù)（1）中分析可直接計(jì)算出3min末B的反應(yīng)速率；
（4）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；
（5）反應(yīng)2A（g）+B（g）?2C（g）中，氣體的體積前后不相同，在一定溫度下，在恒容密閉容器中得到平衡狀態(tài)，只要滿足物質(zhì)全部轉(zhuǎn)化為A、B，且滿足n（A）=2mol，n（B）=1mol，即可得到完全相同平衡狀態(tài)，此時(shí)平衡狀態(tài)中B的體積分?jǐn)?shù)仍為a%，若要平衡后B的體積分?jǐn)?shù)大于a%，說明重新平衡B的物質(zhì)的量要增大，如根據(jù)等效平衡，在完全等效的基礎(chǔ)上再增加生成物或減小A的量，都可以使平衡在等效的基礎(chǔ)上，再逆向進(jìn)行，據(jù)此進(jìn)行判斷即可．

解答 解：（1）將3molA和1molB兩種氣體混合于固定容積為2L的密閉容器中，c（A）=1.6mol/L，c（B）=0.6mol/L，則
         3A（g）+B（g）?x C（g）+2D（s）
起始：3 mol      1 mol                0               0
轉(zhuǎn)化：1.2 mol    0.4mol          0.4xmol    0.8 mol
平衡：1.8mol     0.6mol          0.4xmol     0.8 mol
2min末該反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得C的濃度為0.2mol•L^-1=$\frac{0.4xmol}{2L}$，解得：x=1；
D為固體，此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（C）}{{c}^{3}（A）•c（B）}$；
故答案為：1；$\frac{c（C）}{{c}^{3}（A）•c（B）}$；
（2）反應(yīng) 3A（g）+B（g）?x C（g）+2D（s）平衡后，可以通過改變溫度、增大壓強(qiáng)、減小C的量或增大B的量促進(jìn)平衡正向移動(dòng)，提高A的轉(zhuǎn)化率，故答案為：改變溫度、增大壓強(qiáng)、減小C的量、增大B的量；
（3）3min 末B的轉(zhuǎn)化率為$\frac{1.2mol}{3mol}×100%$=40%，故答案為：40%；
（4）A．反應(yīng)混合物中D為固體，其余都為氣體，混合氣體的總質(zhì)量不確定，體積為定值，密度不變，能說明到達(dá)平衡狀態(tài)，故A正確；
B．反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積減小的反應(yīng)，固定容積的密閉容器，容器中的壓強(qiáng)不再變化，說明氣體的總物質(zhì)的量不再發(fā)生變化，說明到達(dá)平衡狀態(tài)，故B正確；
C．生成C的反應(yīng)速率表示正反應(yīng)速率，生成B的反應(yīng)速率表示逆反應(yīng)速率，正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．單位時(shí)間內(nèi)生成3molA說明是逆反應(yīng)速率，同時(shí)生成1molC說明是正反應(yīng)速率，正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
E．混合氣體的顏色不再改變，說明C的濃度一定，能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故E正確；
故答案為：ABCDE；
（5）A．若將2 mol C全部轉(zhuǎn)化為A、B，分別得到2 mol A和1 mol B，與原平衡狀態(tài)相同，平衡后B的體積分?jǐn)?shù)仍為a%，故A錯(cuò)誤；
B.2molA、1molB和1molHe（不參加反應(yīng)），可以看成在原等效平衡的基礎(chǔ)上增加1mol不參加反應(yīng)的He，恒溫恒容條件下，平衡不移動(dòng)，B的物質(zhì)的量不變，但平衡后B的體積分?jǐn)?shù)小于a%，故B錯(cuò)誤；
C.2molA和2molB，可看成在2molA和1molB的基礎(chǔ)上增加1molB，瞬間B的體積分?jǐn)?shù)增大，平衡正向移動(dòng)，根據(jù)勒夏特列原理，平衡后B的體積分?jǐn)?shù)大于a%，故C正確；
D.2molA、1molB和2molC，相當(dāng)于4molA和2molB，在恒溫恒容條件下，平衡狀態(tài)應(yīng)正向進(jìn)行，B的轉(zhuǎn)化率增大，則平衡后B的體積分?jǐn)?shù)小于a%，故D錯(cuò)誤；
故答案為：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的計(jì)算、判斷可逆反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)和等效平衡的應(yīng)用等，題目難度中等，其中（5）注意與原配比數(shù)相比較，結(jié)合濃度對(duì)平衡移動(dòng)的影響進(jìn)行判斷．