Question

3．已知在等温、等容条件下，有如下可逆反应：2A（g）+2B（g）?3C（g）+D（g）．现分别从两条途径建立平衡，途径Ⅰ：A、B的起始浓度均为2mol/L；途径Ⅱ：C、D的起始浓度均为6mol/L和2mol/L．下列叙述正确的是（　　）

• A． Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的浓度相同
• B． Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同
• C． 达到平衡时，Ⅰ途径的反应速率υ₁等于Ⅱ途径的反应速率υ₂
• D． 达到平衡时，Ⅰ途径混合气体的密度等于Ⅱ途径混合气体的密度

Answer 1

分析 由反应2A（g）+2B（g）?3C（g）+D（g）可知，反应前后气体的化学计量数相等，压强对平衡移动没有影响，当满足Ⅱ所加物质完全转化为A、B时，为4molA和4molB，与Ⅰ物质的量比值相等，相当于增大压强，改变压强不改变化学平衡，则与Ⅰ达到相同平衡状态．据此进行判断，
A．上述分析可知Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到相同平衡状态，起始量不同，当满足Ⅱ所加物质完全转化为A、B时，为4molA和4molB，与Ⅰ物质的量比值相等，平衡状态下各物质的浓度不相同；
B．上述分析可知Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到相同平衡状态，各组分含量保持不变；
C．当满足Ⅱ所加物质完全转化为A、B时，为4molA和4molB，与Ⅰ物质的量比值相等，相当于增大压强，反应速率大，压强改变不影响化学平衡，最后达到相同平衡状态；
D．由于容器体积相等，Ⅱ气体质量是Ⅰ气体质量的2倍，结合密度ρ=$\frac{m}{V}$分析．

解答 解：反应2A（g）+2B（g）?C（g）+3D（g）可知，反应前后气体的化学计量数相等，压强对平衡移动没有影响，当满足Ⅱ所加物质完全转化为A、B时，与Ⅰ物质的量比值相等，
A、Ⅱ所加物质完全转化为A、B时，可生成4molA、4molB，与Ⅰ物质的量比值相等，相当于增大压强，改变压强不改变化学平衡，与Ⅰ物质的量不相等，平衡状态相同，所以Ⅰ、Ⅱ的浓度不同，故A错误；
B、Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到相同平衡状态，体系内混合气体的百分组成相同，故B正确；
C、Ⅱ途径达到平衡时浓度大，压强大，反应速率应较大，达到平衡时，Ⅰ途径的反应速率υ₁小于Ⅱ途径的反应速率υ₂ ，故C错误；
D、Ⅰ、Ⅱ为等效平衡状态，体系内混合气体的百分组成相同，混合气体平均相对分子质量相同，由于容器体积相等，Ⅱ气体质量是Ⅰ气体质量的2倍，则达到平衡时，途径Ⅰ的气体密度为途径Ⅱ密度的$\frac{1}{2}$，故D错误；
故选B．

点评 本题考查等效平衡问题，题目难度中等，注意等效平衡有2种情况：①化学反应前后气体的化学计量数之和不等的反应必须满足物质的量完全相等，②反应前后气体的化学计量数相等，满足物质的量之比相等．