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：3A（g）+B（g）?xC（g）（有色氣體）+2D（S），2min末該反應達到平衡，生成0.8mol D，并測得C的濃度為0.2mol•L-1．請?zhí)羁眨?br />（1）x=1，該反應的平衡常數表達式$\frac{c（C）}{{c}^{3}（A）•c（B）}$
（2）要提高反應A的轉化率，可采取的措施有改變溫度、增大壓強、減小C的量、增大B氣體的量．
（3）3min 末B的轉化率為40%．
（4）能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的依據是ABCDE（填編號）
A．混合氣體的密度不變   B．容器中的壓強不再變化
C．生成C的反應速率和生成B的反應速率相同
D．單位時間內生成3molA，同時生成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：2A（g）+B（g）?2C（g），若反應開始時充入2mol A和1mol B，達平衡后B的體積分數為a%．其他條件不變時，若按下列四種配比作為起始物質，平衡后B 的體積分數大于a%的是C
A.2mol C            
B.2mol A  1mol B和1mol He（不參加反應）
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
轉化：1.2 mol    0.4mol          0.4xmol    0.8 mol
平衡：1.8mol     0.6mol          0.4xmol     0.8 mol
根據平衡時C的濃度計算出x的值及結合平衡常數的定義和反應原理，寫出此反應的平衡常數表達式；
（2）要提高A的轉化率主要是通過外界因素的影響促進平衡正向移動，常見影響平衡的因素有溫度、濃度及壓強，由此分析判斷；
（3）根據（1）中分析可直接計算出3min末B的反應速率；
（4）可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等（同種物質）或正逆反應速率之比等于系數之比（不同物質），平衡時各種物質的物質的量、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)，只要滿足物質全部轉化為A、B，且滿足n（A）=2mol，n（B）=1mol，即可得到完全相同平衡狀態(tài)，此時平衡狀態(tài)中B的體積分數仍為a%，若要平衡后B的體積分數大于a%，說明重新平衡B的物質的量要增大，如根據等效平衡，在完全等效的基礎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上，再逆向進行，據此進行判斷即可．

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末該反應達到平衡，測得C的濃度為0.2mol•L^-1=$\frac{0.4xmol}{2L}$，解得：x=1；
D為固體，此反應的化學平衡常數表達式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 3A（g）+B（g）?x C（g）+2D（s）平衡后，可以通過改變溫度、增大壓強、減小C的量或增大B的量促進平衡正向移動，提高A的轉化率，故答案為：改變溫度、增大壓強、減小C的量、增大B的量；
（3）3min 末B的轉化率為$\frac{1.2mol}{3mol}×100%$=40%，故答案為：40%；
（4）A．反應混合物中D為固體，其余都為氣體，混合氣體的總質量不確定，體積為定值，密度不變，能說明到達平衡狀態(tài)，故A正確；
B．反應為反應前后氣體體積減小的反應，固定容積的密閉容器，容器中的壓強不再變化，說明氣體的總物質的量不再發(fā)生變化，說明到達平衡狀態(tài)，故B正確；
C．生成C的反應速率表示正反應速率，生成B的反應速率表示逆反應速率，正逆反應速率之比等于系數之比（不同物質），說明達到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．單位時間內生成3molA說明是逆反應速率，同時生成1molC說明是正反應速率，正逆反應速率之比等于系數之比（不同物質），說明達到平衡狀態(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的體積分數仍為a%，故A錯誤；
B.2molA、1molB和1molHe（不參加反應），可以看成在原等效平衡的基礎上增加1mol不參加反應的He，恒溫恒容條件下，平衡不移動，B的物質的量不變，但平衡后B的體積分數小于a%，故B錯誤；
C.2molA和2molB，可看成在2molA和1molB的基礎上增加1molB，瞬間B的體積分數增大，平衡正向移動，根據勒夏特列原理，平衡后B的體積分數大于a%，故C正確；
D.2molA、1molB和2molC，相當于4molA和2molB，在恒溫恒容條件下，平衡狀態(tài)應正向進行，B的轉化率增大，則平衡后B的體積分數小于a%，故D錯誤；
故答案為：C．

點評 本題考查化學反應速率的計算、平衡常數及轉化率的計算、判斷可逆反應達到了化學平衡狀態(tài)和等效平衡的應用等，題目難度中等，其中（5）注意與原配比數相比較，結合濃度對平衡移動的影響進行判斷．