Question

2．一定温度下，将3mol A气体和1mol B气体通入一密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）?xC（g），若容器体积固定为2L，反应1min时测得容器中剩余2.4mol A，此时C的浓度为0.2mol/L，计算：
（1）1min内，B的平均反应速率为0.1mol/（L．min），x=2；
（2）若反应经2min达到平衡，平衡时C的浓度＜0.4mol/L（填“＞”、“＜”或“=”，不考虑反应中的热效应）；
（3）平衡混合物中，C的体积分数为20%，则A的转化率是多少？（写出具体的计算过程）．

Answer 1

分析 利用三段法，抓住“化学计量数之比=反应速率之比=变化的浓度之比”进行计算．
（1）求出B的变化浓度，由公式V=△C/△t，可解得V（B）=0.1mol/（L．min）．
再利用“化学计量数之比=变化的浓度之比”即可求出x=2．
（2）随反应进行，反应物浓度减小，反应速率减小．推出：若反应经2min达到平衡，平衡时C的浓度＜0.4mol/L．
（3）利用“三段法”求出A的转化浓度，再利用转化率（α）=转化浓度/起始浓度×100%，解得：α（A）=33%．

解答 解：根据题目条件，起始浓度分别为：c（A）=3mol÷2L=1.5mol/L；c（B）=1mol÷2L=0.5mol/L；反应1min时，c（A）=2.4mol÷2L=1.2mol/L，
根据三段法，
                   3A（g）+B（g）?xC（g）
起始浓度（mol/L）：1.5     0.5      0
转化浓度（mol/L）：0.3     0.1     0.2
1min时浓度（mol/L）：1.2    0.4     0.2
（1）由公式v=$\frac{△c}{△V}$得；V（B）=0.1mol/L÷1min=0.1mol/（L．min），因为“化学计量数之比=变化的浓度之比”，
即$\frac{3}{x}$=$\frac{△c}{△V}$=0.3mol/L÷0.2mol/L=$\frac{3}{2}$，所以x=2．
故答案为：0.1mol/（L．min）；2；
   （2）根据“化学计量数之比=反应速率之比”，前1min内，V（B）/V（C）=1/2，得出V（C）=0.2mol/（L．min）；2min后，由公式V=△C/△t得，△C=V△t=0.2mol/（L．min）×2min=0.4mol/L，但随反应进行，反应物浓度减小，反应速率减小．所以，若反应经2min达到平衡，平衡时C的浓度＜0.4mol/L．
故答案为：＜．
（3）设平衡时，C的物质的量浓度为2x，根据三段法列出如下关系：
                        3A（g）+B（g）?2C（g）
起始浓度（mol/L）：1.5     0.5      0
变化浓度（mol/L）：3x       x       2x
平衡浓度（mol/L）：1.5-3x    0.5-x    2x
根据题意得：2x÷（1.5-3x+0.5-x+2x）×100%=20%
解得：3x=0.5mol/L 
根据：转化率（α）=转化浓度/起始浓度×100%
则A的转化率=（0.5mol/L÷1.5mol/L）×100%=33%．
故答案为：设平衡时，C的物质的量浓度为2x，
                   3A（g）+B（g）?2C（g）
起始浓度（mol/L）：1.5     0.5      0
变化浓度（mol/L）：3x       x       2x
平衡浓度（mol/L）：1.5-3x    0.5-x    2x
根据题意得：2x÷（1.5-3x+0.5-x+2x）×100%=20%
解得：3x=0.5mol/L 
则A的转化率=（0.5mol/L÷1.5mol/L）×100%=33%．

点评 本题较基础．“三段法”是化学反应速率与平衡题目中的最重要的解题方法，是学生必须掌握的，要根据题目要求列出对应的三段，按要求进行解答．