Question

8．如圖所示，甲、乙之間的隔板K和活塞F都可左右移動(dòng)，甲中充入2molA和1molB，乙中充入2molC和1molHe，此時(shí)K停在0處．在一定條件下發(fā)生可逆反應(yīng)：2A（g）+B（g）?2C（g）； 反應(yīng)達(dá)到平衡后，再恢復(fù)至原溫度．回答下列問(wèn)題：
①達(dá)到平衡時(shí)，隔板K最終停留在0刻度左側(cè)a處，則a的取值范圍是0＜a＜2．
②若達(dá)到平衡時(shí)，隔板K最終停留在左側(cè)刻度1處，此時(shí)甲容積為2L，反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)為4．
③若達(dá)到平衡時(shí)，隔板K最終停留在左側(cè)刻度靠近0處，則乙中可移動(dòng)活塞F最終停留在右側(cè)的刻度不大于8．

Answer 1

分析 ①該反應(yīng)正向?yàn)轶w積縮小的反應(yīng)，當(dāng)物質(zhì)的量不變時(shí)平衡，此時(shí)隔板K、F不再移動(dòng)，根據(jù)可逆反應(yīng)的特征利用極值法分析；
②利用化學(xué)平衡三段式及平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（C）}{{c}^{2}（A）c（B）}$計(jì)算；
③根據(jù)等效平衡及可逆反應(yīng)的特征判斷．

解答 解：①根據(jù)反應(yīng)式2A（g）+B（g）?2C（g） 可知反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)氣體物質(zhì)的量減小，當(dāng)物質(zhì)的量不變時(shí)平衡，此時(shí)隔板K、F不再移動(dòng)，當(dāng)乙中沒(méi)有He氣時(shí)，甲中充入2molA、1molB，與乙中充入2molC到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，為等效的，即兩邊氣體的物質(zhì)的量相等，隔板應(yīng)位于中間0處，此后向乙中再充入1molHe氣，會(huì)使乙中氣體壓強(qiáng)增大，隔板向甲的方向移動(dòng)，會(huì)使甲中的反應(yīng)向正向移動(dòng)，再次到達(dá)平衡時(shí)，隔板位于a處，通過(guò)觀察，當(dāng)反應(yīng)未開(kāi)始時(shí)隔板位于0處，每一個(gè)格相當(dāng)于0.5mol氣體．隔板在a處時(shí)，甲中的氣體為0.5×（6-a）mol．
設(shè)甲中反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，有xmolB發(fā)生反應(yīng)，
           2A（g）+B（g）?2C（g）
開(kāi)始（mol）  2      1       0  
轉(zhuǎn)化（mol）   2x     x       2x
平衡（mol）  （2-2x）  （1-x）   2x
（2-2x）+（1-x）=（6-a）×0.5     0.5a=x
當(dāng)B完全反應(yīng)時(shí)，x=1，a取最大，即a=2
2molA和1molB完全反應(yīng)時(shí)生成2molC，根據(jù)可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底可知：k停留在0～2之間某位置，
故答案為：0＜a＜2；
②根據(jù)題中的條件，當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡時(shí)，隔板位于左側(cè)1處，則說(shuō)明乙端的相當(dāng)有7個(gè)格，即乙中平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量為3.5mol，其中He為1mol．
設(shè)乙中到達(dá)平衡時(shí)有ymolC反應(yīng)
                  2C（g）?2A（g）+B（g）
開(kāi)始（mol）   2          0            0       
轉(zhuǎn)化（mol）   y          y          $\frac{1}{2}$y
平衡（mol）（2-y）   y          $\frac{1}{2}$y 
（2-y）+y+$\frac{1}{2}$y=2.5    y=1，
則甲中C的物質(zhì)的量為1mol，A的物質(zhì)的量為1mol，B的物質(zhì)的量為0.5mol，甲容積為2L，
根據(jù)化學(xué)平常數(shù)表達(dá)式的概念，生成物濃度計(jì)量系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度計(jì)量系數(shù)次方的乘積的比值，K=$\frac{{c}^{2}（C）}{{c}^{2}（A）c（B）}$=$\frac{0．{5}^{2}}{0．{5}^{2}×0.25}$=4，
故答案為：4；    
③根據(jù)題中信息可知，甲和乙是在恒溫恒壓條件下的反應(yīng)，屬于等效平衡，若平衡時(shí)K停留在0處，說(shuō)明甲中平衡混合物為3mol，如乙平衡不移動(dòng)，乙中為C和He，共4mol，體積為8，F(xiàn)應(yīng)停留在8處，但因?yàn)榈韧�于此時(shí)再向乙中通入1molHe，2C（g）?2A（g）+B（g），會(huì)使乙中氣體壓強(qiáng)增大，隔板向甲的方向移動(dòng)，則活塞F應(yīng)停留在右側(cè)不大于8處，
故答案為：8．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，題目難度中等，明確等效平衡的概念及應(yīng)用方法為解答關(guān)鍵，注意掌握三段式在化學(xué)平衡計(jì)算中的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．