Question

20．可逆反应：A（g）+2B（g）═2C（g）△H=-Q kJ/mol．现有甲、乙两个容积相等且不变的密闭容器，向甲容器中充入1mol A和2mol B，在一定条件下达到平衡时放出的热量为Q₁ kJ；在相同条件下向乙容器中充入2mol C，达到平衡后吸收的热量为Q₂ kJ．已知Q₁=9Q₂，下列叙述中正确的是（　　）

• A． Q₁=Q
• B． 平衡时甲中C的体积分数比乙中小
• C． 达到平衡时，甲中A的转化率为90%
• D． Q₁+Q₂＞Q

Answer 1

分析 由于1mol A和2mol B完全反应可以生成2molC，所以甲乙两个体系的平衡状态是一样的，即对应气体的浓度完全相同． 对于同一可逆反应，相同条件下，正反应的反应热与逆反应的反应热，数值相等，符号相反，1mol A和2mol B完全反应时放热Q，则2molC完全分解时吸热也是Q，
根据三段式利用x表示出平衡时甲容器内反应混合物各组分的物质的量为 A（1-x ）mol、B（2-2x ）mol、C2xmol，放出热量Q₁=xQkJ；
则乙容器反应混合物各组分的物质的量也是为A（1-x ）mol、B（2-2x ）mol、C2xmol，所以分解的C的物质的量为（2-2x）mol，吸收热量（1-x）QkJ，利用Q₁=9Q₂，列放出求出x的值，据此分析解答．

解答 解：A、由于1mol A和2mol B完全反应可以生成2molC，所以甲乙两个体系的平衡状态是一样的，即对应气体的浓度完全相同． 对于同一可逆反应，相同条件下，正反应的反应热与逆反应的反应热，数值相等，符号相反，1mol A和2mol B完全反应时放热Q，则2molC完全分解时吸热也是Q，
假设甲容器中的参加反应的A的物质的量为xmol，所以：
对于甲容器：A（g）+2B（g）═2C（g）△H=-Q kJ/mol
起始（mol）：1      2          0
变化（mol）：x     2x         2x
平衡（mol）：1-x   2-2x       2x
所以Q₁=xQkJ，
乙容器反应混合物各组分的物质的量也是为A（1-x ）mol、B（2-2x ）mol、C2xmol，所以分解的C的物质的量为（2-2x）mol，
对于乙容器：A（g）+2B（g）═2C（g）△H=-Q kJ/mol，故吸收的热量Q₂=$\frac{2-2x}{2}$×QkJ=（1-x）QkJ，
所以Q₁=0.9Q，故A错误；
B、甲乙容器中达到的平衡是相同平衡，所以平衡时甲中C的体积分数与乙相等，故B错误；
C、根据A的解答，甲中A的转化率为$\frac{0.9}{1}$=90%，故C正确；
D、根据A的解答，Q₁+Q₂=Q，故D错误；
故选C．

点评 本题考查了化学平衡的计算，题目难度较大，注意等效平衡的应用，解答该题时利用三段式法较为直观，试题综合性强，旨在培养学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力．