Question

将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），经5min后，测得D的浓度为0.5mol?L^-1，C的平均反应速率是0.1mol/（L．min），且此时A、B的物质的量浓度之比为3：5．求：
（1）此时A的浓度为    ．反应开始前放入容器中A、B的物质的量   
（2）B的平均反应速率   
（3）x的值是多少    ．
（4）下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是    ．
A．溶器内压强不再发生变化
B．A的体积分数不再发生变化
C．容器内气体 分子总数不再发生变化
D．相同时间内消耗3nmolA的同时消耗nmolB
E．混合气体的平均相对分子质量不再变化．

Answer 1

【答案】分析：（1）依据化学反应速率概念计算物质反应生成的物质的量，结合平衡三段式列式计算得到；
（2）速率之比等于化学方程式中计量数之比，计算得到B表示的化学反应速率；
（3）化学复印纸反应生成的CD物质的量之比等于化学方程式中物质的量之比计算得到；
（4）依据化学平衡状态是在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态分析判断．
解答：解：（1）C的平均反应速率是0.1mol/（L．min），则生成C是1mol，生成D的物质的量为1mol，根据变化量之比是相应的化学计量数之比可知，x=2．则
                   3A（g）+B（g）?2C（g）+2D（g）
起始量（mol）       n      n         0      0
转化量（mol）       1.5    0.5       1.0    1.0
平衡量（mol）     n-1.5   n-0.5    1.0    1.0
所以有（n-1.5）：（n-0.5）=3：5
解得n=3mol，所以此时A物质的浓度是=0.75mol/L；
故答案为：0.75mol/L；3mol；
（2）反应速率之比是相应的化学计量数之比，所以B物质的反应速率是=0.05mol/（L．min），故答案为：0.05mol/（L．min）；
（3）C的平均反应速率是0.1mol/（L．min），则生成C是1mol，生成D的物质的量为1mol，根据变化量之比是相应的化学计量数之比可知，x=2，故答案为：2；
（4）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态；
A、3A（g）+B（g）?2C（g）+2D（g）反应前后气体体积没有发生改变，反应过程中和平衡状态下，压强始终不变，所以压强不变不能说明化学反应达到平衡，故A不符合；
B、依据平衡概念，A的体积分数不再发生变化，说明反应达到平衡，故B符合；
C、反应前后气体体积不变，气体分子数不变，反应过程中和平衡状态下，容器内气体分子总数始终不发生变化，不能证明反应达到平衡，故C不符合；
D、相同时间内消耗3nmolA的同时消耗nmolB，反应速率的方向是相同的，速率之比是相应的化学计量数之比，因此D中的关系始终是成立，故D不符合；
E、平均相对分子质量=，反应前后气体物质的量不变，气体质量不变，反应过程中和平衡状态下混合气体的平均相对分子质量不变，所以混合气体的平均相对分子质量不变不再变化不能证明反应达到平衡，故E不符合；
故选B．
点评：本题考查了化学平衡的计算应用，平衡状态的判断分析，速率之比等于化学方程式中计量数之比是解题关键，题目难度中等．