Question

恒温时，将2molA和2molB气体投入固定容积为2L密闭容器中发生反应：2A（g）+B（g）  xC （g）+D（s），10s时，测得A的物质的量为1.7mol，C的反应速率为0.0225mol?L^-1?s^-1；40s时反应恰好处于平衡状态，此时B的转化率为20%．请填写下列空白：
（1）x=______
（2）从反应开始到40s达平衡状态，A的平均反应速率为______
（3）平衡时容器中B的体积分数为______
（4）该温度下此反应的平衡常数表达式为______数值是______
（5）在相同温度下，若起始时c（A）=5mol?L^-1，c（B）=6mol?L^-1，反应进行一段时间后，测得A的浓度为3mol?L^-1，则此时该反应是否达到平衡状态______（填“是”与“否”），此时v_（正）______v_（逆）（填“大于”“小于”或“等于”）．

Answer 1

【答案】分析：2A（g）+B（g）  xC （g）+D（s），
开始2      2          0      
转化0.8     0.4      0.4x
平衡1.2     1.6      0.4x
（1）计算出A的物质的量变化量△n（A），利用c的速率计算△n（C），根据物质的量变化量之比等于化学计量数之比计算x的值；
（2）根据B计算出平衡时参加反应的A的物质的量，计算出A的浓度变化量，利用利用v=计算v（A）；
（3）根据B的转化率计算出参加反应的B的物质的量，利用三段式计算平衡时各组成的物质的量，进而计算平衡时总的物质的量，再利用体积分数等于计算B的体积分数．注意D是固体；
（4）平衡常数指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；
计算出平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式计算平衡常数．注意D是固体；
（5）计算出测得A的浓度为3mol?L^-1时，各组分的浓度，计算浓度商Qc，与平衡常数比较判断平衡进行方向，根据反应进行的方向判断速率关系．
解答：解：（1）出A的物质的量变化量△n（A）=2mol-1.7mol=0.3mol，△n（C）=0.0225mol?L^-1?s^-1×10s×2L=0.45mol，根据物质的量变化量之比等于化学计量数之比，则0.3mol：0.45mol=2：x，解得x=3，故答案为：3；
（2）40s时反应恰好处于平衡状态，此时B的转化率为20%，参加反应的B的物质的量为2mol×20%=0.4mol，由方程式可知，参加反应的A的物质的量为2×0.4mol=0.8mol，故v（A）==0.01mol?L^-1?s^-1，故答案为：0.01mol?L^-1?s^-1；
（3）平衡时参加反应的B的物质的量为2mol×20%=0.4mol，则：
            2A（g）+B（g）?3C （g）+D（s），
开始（mol）：2      2       0        0
变化（mol）：0.8    0.4      1.2      0.4 
平衡（mol）：1.2    1.6      1.2      0.4
故平衡时B的体积分数为×100%=40%，故答案为：40%；
（4）可逆反应2A（g）+B（g）?3C （g）+D（s）的平衡常数k=；
由（3）中计算可知，平衡时A、B、C、D的浓度分别为=0.6mol/L，=0.8mol/L，=0.6mol/L，所以平衡常数k==0.75，
故答案为：；0.75；
（5）若起始时c（A）=5mol?L^-1，c（B）=6mol?L^-1，反应进行一段时间后，测得A的浓度为3mol?L^-1，则：
                    2A（g）+B（g）?3C （g）+D（s），
开始（mol/L）：5      6       0        0
变化（mol/L）：5-3=2      1       3        1 
一段时间（mol/L）：3      5        3        1
所以浓度商Qc==0.6＜0.75，反应未达平衡状态，向正反应进行，故v_（正）＞v_（逆），
故答案为：否；大于．
点评：本题考查反应速率的计算、化学平衡的有关计算、平衡常数计算与应用等，题目难度中等，注意三段式解题法的理解运用，全面掌握基础知识．