Question

如圖，有甲、乙兩容器，甲體積可變壓強不變，乙保持體積不變。向兩容器中分別充入1 mol A、3 mol B，此時兩容器體積均為

500 mL，溫度為T ℃，保持溫度不變發(fā)生反應：A(g)＋3B(g)2C(g)＋D(s)

ΔH<0

(1)下列選項中，能表明甲和乙容器中反應一定達到平衡狀態(tài)的是_______。

A．混合氣體的總質量不隨時間改變

B．2v_正(C)＝3v_逆(B)

C．A、B轉化率相等

D．物質D的質量不隨時間改變

(2)2 min后甲容器中反應達到平衡，測得C的濃度為2 mol·L^-1，此時容器的體積為________mL，B的轉化率α甲(B)為________。

(3)乙容器中反應達到平衡所需要的時間____2 min(填“＞”“＜”或“＝”，下同)，B的轉化率α_乙(B)____α_甲(B)。

(4)其他條件不變，甲中如果從逆反應方向開始反應建立平衡，要求平衡時C的物質的量與(2)中平衡時C的物質的量相等，則需要加入C的物質的量n(C)為_________mol，加入D的物質的量n(D)應該滿足的條件為_______________。

Answer 1

【解析】(1)反應中有固體D生成，混合氣體的總質量或固體的總質量不變時，達到平衡狀態(tài)，A、D正確；v_正(C)∶v_正(B)＝2∶3，3v_正(C)＝2v_正(B)可知，

3v_正(C)＝2v_正(B)＝2v_逆(B)時，反應才平衡，B項錯；A與B的投料比等于化學計量數之比時，A、B的轉化率始終相等，C項錯。

(2)設轉化的物質的量為n

A(g)＋3B(g)  2C(g)＋D(s)

初始  1     3           0

轉化  n     3n          2n

2 min 1－n  3－3n       2n

反應后總物質的量為1－n＋3－3n＋2n＝4－2n

設反應后的體積為V，則=2，n=V。

又因為反應條件為等溫等壓，氣體體積之比等于物質的量之比。

則：＝求得V＝0.4 L，α_甲(B)＝×100%＝40%。

(3)甲在恒壓下反應，體積不斷縮小，乙和甲相比，乙相當于減小壓強，平衡向左移動，反應速率慢，B的轉化率小。

(4)欲從逆反應開始建立平衡與從正反應開始建立的平衡互為等效平衡，只要把C、D的量轉化為1  mol A和3 mol B即可，不難算出需C 2 mol，D 1 mol，而D為固體只要其消耗足以建立平衡狀態(tài)就行。(2)的平衡狀態(tài)為

A(g)＋3B(g)2C(g)＋D(s)

初始   1     3         0     0

轉化   0.4   1.2       0.8   0.4

2 min  0.6   1.8       0.8   0.4

所以消耗D為1 mol－0.4 mol＝0.6 mol，n(D)只要大于0.6 mol即可。

答案：(1)A、D   (2)400   40%   (3)>   <   (4)2

n(D)>0.6 mol

【方法技巧】

(1)“并盒法”理解等效平衡：

如圖：恒溫恒壓下，將反應達到平衡的兩個小盒并合為一個大盒，則大盒的體積是小盒的兩倍，各組分的物質的量是小盒的2倍，但各組分的百分含量、濃度相等，是等效平衡。

(2)“并盒壓縮法”理解“恒溫恒容，氣體分子數不變反應”的等效平衡：

因為是氣體分子數不改變的反應，加壓后平衡不移動，故C中各組分的物質的量是A的2倍，但各組分的百分含量不變，是等效平衡。