Question

17．已知2X₂（g）+Y₂（g）?2Z（g）△H=-a kJ•mol^-1（a＞0），在一个容积固定的密闭容器中加入2mol X₂和1mol Y₂，在500℃时充分反应达平衡后Z的浓度为Wmol•L^-1，放出热量b kJ．
（1）此反应平衡常数表达式为$\frac{{c}^{2}（Z）}{{c}^{2}（{X}_{2}）×c（{Y}_{2}）}$；若将温度降低到300℃，则反应平衡常数将增大（填“增大”“减少”或“不变”）．
（2）若原容器中只加入2mol Z，500℃充分反应达平衡后，吸收热量c kJ，则Z浓度=Wmol•L^-1（填“＞”“＜”或“=”），b、c间的关系为a=b+c．（用a、b、c表示）．
（3）能说明反应已达到平衡状态的是ad（从下列选项中选择）．
a．单位时间内消耗1molY₂的同时消耗了2mol Z     
b．容器内的密度保持不变
c．2v_逆（X₂）=v_正（Y₂）d．容器内压强保持不变
（4）若将上述容器改为恒压容器（反应器开始体积相同），相同温度下起始加入2mol X₂和1mol Y₂达到平衡后，Y₂的转化率将变大（填“变大”“变小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）已知2X₂（g）+Y₂（g）?2Z（g），结合平衡常数的定义书写；该反应正反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应移动，平衡常数增大；
（2）恒温恒容下，2molZ完全转化到左边，可得2molX₂和1molY₂，故与原平衡为等效平衡，平衡时Z的浓度相同；
同一可逆反应，相同温度下，正、逆反应的反应热数值相等，但符号相反，令平衡时Z的物质的量为nmol，根据反应热计算两个过程的热量数值，据此判断；
（3）依据化学平衡的标志是正逆反应速率相同分析判断选项；
（4）原平衡随反应进行，压强降低．恒压容器（反应器开始体积相同），相同温度下起始加入2molX₂和1molY₂，等效为在原平衡的基础上增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动．

解答 解：（1）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，所以2X₂（g）+Y₂（g）?2Z（g）的平衡常数k=$\frac{{c}^{2}（Z）}{{c}^{2}（{X}_{2}）×c（{Y}_{2}）}$，该反应正反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应移动，平衡常数增大，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（Z）}{{c}^{2}（{X}_{2}）×c（{Y}_{2}）}$；增大；
（2）恒温恒容下，2molZ完全转化到左边，可得2molX₂和1molY₂，故与原平衡为等效平衡，平衡时Z的浓度相同，故c（Z）=Wmol•L^-1，
同一可逆反应，相同温度下，正、逆反应的反应热数值相等，但符号相反，令平衡时Z的物质的量为nmol，
对于反应2X₂（g）+Y₂（g）?2Z（g）△H=-akJ•mol^-1，则b=n×$\frac{a}{2}$，对于反应2Z（g）?2X₂（g）+Y₂（g）△H=akJ•mol^-1，Z分解的物质的量为（2-n）mol，故c=$\frac{2-n}{2}$×a=1-n×$\frac{a}{2}$，故a=b+c，
故答案为：=；a=b+c；
（3）平衡的 标志是反应的正逆反应速率相同；
a．单位时间内消耗1molY₂的同时消耗了2mol Z，说明正逆反应速率相等，能说明达到平衡，故a正确；
b．体积不变，气体质量不变，无论是否达到平衡状态，密度都不变，不能说明达到平衡状态，故b错误；
c．2v_逆（X₂）=v_正（Y₂），正逆反应速率不等，如达到平衡状态，则应满足v_逆（X₂）=v_正（X₂），故c错误；
d．反应是气体压强减小的反应，平衡状态容器内压强保持不变，说明反应达到平衡，故d正确；
故答案为：ad；
（4）原平衡随反应进行，压强降低．恒压容器（反应器开始体积相同），相同温度下起始加入2molX₂和1molY₂，等效为在原平衡的基础上增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应移动，Y₂的转化率变大，故答案为：变大．

点评 本题考查化学平衡常数、平衡状态判断，化学平衡的有关计算等，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意（4）中构建平衡建立的途径，题目难度中等．