Question

5．在一个容积固定不变的密闭容器中进行反应：2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），已知将2molA和1molB
充入该容器中，反应在某温度下达到平衡时，C的物质的量为Wmol，C在平衡混合气体中体积分数为n%．
（1）若把2molA和1molB充入该容器时，处于状态Ⅰ，达到平衡时处于状态Ⅱ（如图），则该反应的正反应是放热反应．

（2）若降低原平衡体系温度，当再次达到平衡后，测得两次平衡条件下混合气体的平均相对分子质量未发生改变，试解释形成这种结果的可能原因是M（D）=原平衡状态的相对分子质量．
（3）若将原容器改为容积可变的容器，在一定温度和常压下，将2molA和1molB充入该容器中，建立平衡之后，B的物质的量浓度为a mol/L．
Ⅰ、现持续增大压强，当：
①当压强为原来1.5倍时，B的平衡时物质的量浓度为m mol/L，测得m＜1.5a；
②当压强为原来10倍时，B的平衡时物质的量浓度为n mol/L，测得n＞10a；
试解释形成第②种结果的可能原因是A转化为非气态，增大压强，平衡左移．
Ⅱ、再将2molA和1molB充入该容器中，则反应速率（Y）与时间（X）关系图象可表示为A．

（4）若维持该题原条件不变，仅从生成物开始配比，要求达到平衡时，C的物质的量仍为Wmol．则D的起始物质的量n（D） 应满足的条件是n（D）＞$\frac{2-W}{2}$．（用含有W的代数式表示）

Answer 1

分析 （1）若把2mol A和1mol B充入该容器时，处于状态Ⅰ，达到平衡时处于状态Ⅱ，分析图象可知，变化过程中随压强增大，气体体积不变，说明D变化为气体，反应放热；
（2）若降低原平衡体系温度，当再次达到平衡后，测得两次平衡条件下混合气体的平均相对分子质量未发生改变，依据平均相对分子质量=$\frac{m}{n}$分析，反应生成的D相对分子质量等于原平衡状态的相对分子质量；
（3）Ⅰ、2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），在一定温度和常压下，将2mol A和1mol B充入该容器中，建立平衡之后，B的物质的量浓度为a mol/L，当压强为原来1.5倍时，B的平衡时物质的量浓度为m mol/L，体积变化应为1.5a，实际测得m＜1.5a，说明平衡正向进行；当压强为原来10倍时，B的平衡时物质的量浓度为n mol/L，体积变化引起的浓度变化浓度应变化为10a，反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡正向进行，n＜10a，而实际测定结果测得n＞10a，证明平衡逆向进行，只能是增大压强，结合反应前后气体变化可知，可能A变化为非气体才符合；
Ⅱ、若将原容器改为容积可变的容器，在一定温度和常压下，将2mol A和1mol B充入该容器中，建立平衡之后，B的物质的量浓度为a mol/L，再将2mol A和1mol B充入该容器中，为保持恒压，体积增大，压强减小，最后达到相同平衡状态，所以加入物质瞬间，正反应速率增大，体积增大，逆反应速率减小，反应进行过程中，体积缩小，平衡正向进行，正反应速率减小，逆反应速率增大，最后达到平衡状态；据此分析此反应速率（Y）与时间（X）图象关系；
（4）采用极限法求出D的物质的量，恒温恒容条件下，达到平衡后浓度不变说明是相同的化学平衡，反应是体积改变的反应，把物质都换算成方程式一边的物质，等量等效的原则进行计算判断．

解答 解：（1）体积不变，压强增大，说明温度升高，该反应是个放热反应，
故答案为：放热；
（2）若降低原平衡体系温度，当再次达到平衡后，测得两次平衡条件下混合气体的平均相对分子质量未发生改变，形成这种结果的可能原因是D的摩尔质量和原平衡状态的平均摩尔质量相同，即M（D）=原平衡状态的相对分子质量；
故答案为：M（D）=原平衡状态的相对分子质量；
（3）I、2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），在一定温度和常压下，将2mol A和1mol B充入该容器中，建立平衡之后，B的物质的量浓度为a mol/L，当压强为原来1.5倍时，B的平衡时物质的量浓度为m mol/L，体积变化应为1.5a，实际测得m＜1.5a，说明平衡正向进行；当压强为原来10倍时，B的平衡时物质的量浓度为n mol/L，体积变化引起的浓度变化浓度应变化为10a，反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡正向进行，n＜10a，而实际测定结果测得n＞10a，证明平衡逆向进行，只能是增大压强，结合反应前后气体变化可知，可能A变化为非气体才符合；
故答案为：A转化为非气态，增大压强，平衡左移；
Ⅱ、若将原容器改为容积可变的容器，在一定温度和常压下，将2mol A和1mol B充入该容器中，建立平衡之后，B的物质的量浓度为a mol/L，再将2mol A和1mol B充入该容器中，为保持恒压，体积增大，压强减小，最后达到相同平衡状态，所以CD错误；所加入物质瞬间，正反应速率增大，体积增大，逆反应速率减小，随反应进行气体体积减小，平衡正向进行，正反应速率减小，逆反应速率增大，最后达到相同平衡状态；
故答案为：A；
（4）在一个容积固定不变的密闭容器中进行反应：2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），已知将2mol A和1mol B充入该容器中，反应在某温度下达到平衡时，C的物质的量为W mol，C在平衡混合气体中体积分数为n%，若维持该题条件不变，仅从生成物开始配比，要求达到平衡时，C的物质的量仍为Wmol．则D的起始物质的量n（D）应满足的条件是：
若维持容器的体积和温度不变，按不同配比加入起始物质，达到平衡时，C的浓度仍是Wmol，可以是2molA，1molB的起始量，逆向进行可以是2molC，最少1molD，固体对平衡无影响；平衡时C的物质的量为Wmol；C消耗的物质的量为（2-W）mol，需要D物质的量为$\frac{2-W}{2}$mol；
反应从逆反应方向开始，则D的起始物质的量应满足的条件是n（D）＞$\frac{2-W}{2}$mol；
故答案为：n（D）＞$\frac{2-W}{2}$．

点评 本题考查了化学平衡影响因素分析，图象分析判断方法，平衡移动原理，平衡常数分析判断，等效平衡的理解应用，掌握基础是关键，题目难度较大．