Question

10．在一定条件下，将3molA 和1mol B 两种无色气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）?xC（g）（有色气体）+2D（S），2min末该反应达到平衡，生成0.8mol D，并测得C的浓度为0.2mol•L-1．请填空：
（1）x=1，该反应的平衡常数表达式$\frac{c（C）}{{c}^{3}（A）•c（B）}$
（2）要提高反应A的转化率，可采取的措施有改变温度、增大压强、减小C的量、增大B气体的量．
（3）3min 末B的转化率为40%．
（4）能判断该反应达到平衡状态的依据是ABCDE（填编号）
A．混合气体的密度不变   B．容器中的压强不再变化
C．生成C的反应速率和生成B的反应速率相同
D．单位时间内生成3molA，同时生成1molC    
 E．混合气体的颜色不再改变
（5）一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A（g）+B（g）?2C（g），若反应开始时充入2mol A和1mol B，达平衡后B的体积分数为a%．其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后B 的体积分数大于a%的是C
A.2mol C            
B.2mol A  1mol B和1mol He（不参加反应）
C.2mol A  2mol B     
D.2mol A  1mol B和2mol C．

Answer 1

分析 （1）将3.2molA和1molB两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，c（A）=1.6mol/L，c（B）=0.6mol/L，则
         3A（g）+B（g）?x C（g）+2D（s）
起始：3 mol      1 mol                0               0
转化：1.2 mol    0.4mol          0.4xmol    0.8 mol
平衡：1.8mol     0.6mol          0.4xmol     0.8 mol
根据平衡时C的浓度计算出x的值及结合平衡常数的定义和反应原理，写出此反应的平衡常数表达式；
（2）要提高A的转化率主要是通过外界因素的影响促进平衡正向移动，常见影响平衡的因素有温度、浓度及压强，由此分析判断；
（3）根据（1）中分析可直接计算出3min末B的反应速率；
（4）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析；
（5）反应2A（g）+B（g）?2C（g）中，气体的体积前后不相同，在一定温度下，在恒容密闭容器中得到平衡状态，只要满足物质全部转化为A、B，且满足n（A）=2mol，n（B）=1mol，即可得到完全相同平衡状态，此时平衡状态中B的体积分数仍为a%，若要平衡后B的体积分数大于a%，说明重新平衡B的物质的量要增大，如根据等效平衡，在完全等效的基础上再增加生成物或减小A的量，都可以使平衡在等效的基础上，再逆向进行，据此进行判断即可．

解答 解：（1）将3molA和1molB两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，c（A）=1.6mol/L，c（B）=0.6mol/L，则
         3A（g）+B（g）?x C（g）+2D（s）
起始：3 mol      1 mol                0               0
转化：1.2 mol    0.4mol          0.4xmol    0.8 mol
平衡：1.8mol     0.6mol          0.4xmol     0.8 mol
2min末该反应达到平衡，测得C的浓度为0.2mol•L^-1=$\frac{0.4xmol}{2L}$，解得：x=1；
D为固体，此反应的化学平衡常数表达式K=$\frac{c（C）}{{c}^{3}（A）•c（B）}$；
故答案为：1；$\frac{c（C）}{{c}^{3}（A）•c（B）}$；
（2）反应 3A（g）+B（g）?x C（g）+2D（s）平衡后，可以通过改变温度、增大压强、减小C的量或增大B的量促进平衡正向移动，提高A的转化率，故答案为：改变温度、增大压强、减小C的量、增大B的量；
（3）3min 末B的转化率为$\frac{1.2mol}{3mol}×100%$=40%，故答案为：40%；
（4）A．反应混合物中D为固体，其余都为气体，混合气体的总质量不确定，体积为定值，密度不变，能说明到达平衡状态，故A正确；
B．反应为反应前后气体体积减小的反应，固定容积的密闭容器，容器中的压强不再变化，说明气体的总物质的量不再发生变化，说明到达平衡状态，故B正确；
C．生成C的反应速率表示正反应速率，生成B的反应速率表示逆反应速率，正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），说明达到平衡状态，故C正确；
D．单位时间内生成3molA说明是逆反应速率，同时生成1molC说明是正反应速率，正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），说明达到平衡状态，故D正确；
E．混合气体的颜色不再改变，说明C的浓度一定，能说明达到平衡状态，故E正确；
故答案为：ABCDE；
（5）A．若将2 mol C全部转化为A、B，分别得到2 mol A和1 mol B，与原平衡状态相同，平衡后B的体积分数仍为a%，故A错误；
B.2molA、1molB和1molHe（不参加反应），可以看成在原等效平衡的基础上增加1mol不参加反应的He，恒温恒容条件下，平衡不移动，B的物质的量不变，但平衡后B的体积分数小于a%，故B错误；
C.2molA和2molB，可看成在2molA和1molB的基础上增加1molB，瞬间B的体积分数增大，平衡正向移动，根据勒夏特列原理，平衡后B的体积分数大于a%，故C正确；
D.2molA、1molB和2molC，相当于4molA和2molB，在恒温恒容条件下，平衡状态应正向进行，B的转化率增大，则平衡后B的体积分数小于a%，故D错误；
故答案为：C．

点评 本题考查化学反应速率的计算、平衡常数及转化率的计算、判断可逆反应达到了化学平衡状态和等效平衡的应用等，题目难度中等，其中（5）注意与原配比数相比较，结合浓度对平衡移动的影响进行判断．