Question

【題目】恒溫時，將2 mol A和2 mol B氣體投入固定容積為2 L的密閉容器中發(fā)生反應：2A(g)+B(g)xC(g)+D(s)，10 s時，測得A的物質(zhì)的量為1.7 mol，0～10 s內(nèi)C的反應速率為0.0225 mol·L－1·s－1；40 s時反應恰好處于平衡狀態(tài)，此時B的轉(zhuǎn)化率為20%。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/span>

(1)x=________；

(2)平衡時容器中B的體積分數(shù)為________；

(3)該溫度下此反應的平衡常數(shù)表達式為_____________，數(shù)值是__________；

(4)下列各項能表示該反應達到平衡狀態(tài)的是________________________；

A．消耗A的物質(zhì)的量與生成D的物質(zhì)的量之比為2∶1

B．容器中A、B的物質(zhì)的量n(A)∶n(B) =2∶1

C．氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化

D．壓強不再變化

E．氣體密度不再變化

Answer 1

【答案】3 40% 0.75 CE

【解析】

(1)根據(jù)A的起始的物質(zhì)的量及10 s時的物質(zhì)的量計算A反應的物質(zhì)的量，利用C物質(zhì)的速率計算△n(C)，根據(jù)物質(zhì)的量變化量之比等于化學計量數(shù)之比計算x的值；

(2)根據(jù)B的轉(zhuǎn)化率計算出參加反應的B的物質(zhì)的量，利用物質(zhì)反應轉(zhuǎn)化關(guān)系計算平衡時各組成的物質(zhì)的量，進而計算平衡時總的物質(zhì)的量，再利用體積分數(shù)等于計算B的體積分數(shù)，注意D是固體；

(3)平衡常數(shù)指生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值；

計算出平衡時各組分的濃度，代入平衡常數(shù)表達式計算平衡常數(shù)，注意D是固體；

(4)表示該反應達到平衡狀態(tài)是正逆反應速率相同，各成分的含量保持不變。

(1)A的物質(zhì)的量變化量△n(A)=2 mol-1.7 mol=0.3 mol，△n(C)=0.0225 mol/(Ls)×10 s×2 L=0.45 mol，根據(jù)物質(zhì)的量變化量之比等于化學計量數(shù)之比，則0.3 mol：0.45 mol=2：x，解得x=3；

(2)平衡時參加反應的B的物質(zhì)的量為2 mol×20%=0.4 mol，則根據(jù)反應方程式2A(g)+B(g)3C(g)+D(s)中物質(zhì)反應轉(zhuǎn)化關(guān)系，可知A反應的物質(zhì)的量為0.8 mol，反應產(chǎn)生C的物質(zhì)的量為1.2 mol，則平衡時各種氣體的物質(zhì)的量n(A)=2 mol-0.8 mol=1.2 mol，n(B)=2mol-0.4 mol=1.6 mol，n(C)=1.2 mol，所以平衡時B的體積分數(shù)為×100%=40%；

(3)可逆反應2A(g)+B(g)3C(g)+D(s)的平衡常數(shù)K=，由(2)中計算可知，平衡時A、B、C的濃度分別為c(A)==0.6 mol/L，c(B)==0.8 mol/L，c(C)==0.6 mol/L，所以平衡常數(shù)K==0.75；

(4)A．消耗A的物質(zhì)的量與生成D的物質(zhì)的量之比為2：1，只能表示反應正向進行，不能據(jù)此判斷反應是否處于平衡狀態(tài)，A不符合題意；

B．容器中A、B的物質(zhì)的量 n(A)：n(B)=2：1，不能表示正、逆反應速率相同，反應可能處于平衡狀態(tài)，也可能未處于平衡狀態(tài)，B不符合題意；

C．反應前后氣體質(zhì)量變化，而氣體的物質(zhì)的量不變，氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化，說明反應正、逆反應速率相同，反應達到平衡狀態(tài)，C符合題意；

D．反應時氣體體積不變的反應，壓強不再變化不能怎么反應達到平衡，D不符合題意；

E．密度等于氣體質(zhì)量除以氣體體積，反應前后氣體體積不變，反應中生成的D是固體，氣體密度不再變化說明反應達到平衡，E符合題意；

故合理選項是CE。