Question

19．在T℃条件下，向1L固定体积的密闭容器M中加入2mol X和1mol Y，发生如下反应：2X（g）+Y（g）?a Z（g）+W（g）△H=-Q kJ•mol^-1（Q＞0，a为正整数）．
当反应达到平衡后，反应放出的热量为Q₁ kJ，物质X的转化率为α；若平衡后再升高温度，混合气体的平均相对分子质量减小，则
（1）化学计量数a的值为1．
（2）下列说法中能说明该反应达到了化学平衡状态的是AC．
A．容器内压强一定　　　　B．容器内气体的密度一定C．容器内Z分子数一定  D．容器内气体的质量一定
（3）温度维持T℃不变，若起始时向容器M中加入的物质的量如下列各项，则反应达到平衡后放出的热量仍为Q₁ kJ的是A （稀有气体不参与反应）．
A．2mol X、1mol Y、1mol Ar                 B．a mol Z、1mol W
C．1mol X、0.5mol Y、0.5a mol Z、0.5mol W    D．2mol X、1mol Y、1mol Z
（4）温度维持T℃不变，若起始时向容器M中加入4mol X和6mol Y，若达到平衡时容器内的压强减小了10%，则反应中放出的热量为QkJ．
（5）温度维持T℃不变，若在一个和原容器体积相等的恒压容器N 中，加入2mol X和1mol Y发生如上反应并达平衡，则N（选填M或N）容器中的反应先达到平衡状态，容器中X的质量分数M＞N（选填＞、＜、=符号）．
（6）已知：该反应的平衡常数随温度的变化如下表：

温度/℃	200	250	300	350
平衡常数K	9.94	5.2	1	0.5

若在某温度下，2mol X和1mol Y在容器M中反应达平衡，X的平衡转化率为50%，则该温度为350℃．

Answer 1

分析 （1）反应放热，若平衡后再升高温度，则平衡向左移动，混合气体的平均相对分子质量减小，说明反应物气体的化学计量数之和大于生成物气体的化学计量数之和，以此进行分析；
（2）反应达到平衡状态时，物质的浓度、含量、质量等不再发生变化，由于反应前后气体的化学计量数之和不相等，则平衡时压强不再发生变化，由于是在固定体积的容器中反应，则无论是否达到平衡状态，质量和密度都不变，由此分析解答；
（3）选项A中，稀有气体对平衡无影响，放出的热量不变；选项B，反应从逆反应开始，反应吸收热量；选项C、D都有反应物，达平衡时放出的热量均小于Q₁ KJ；
（4）利用三段式法计算消耗的X的物质的量，再根据热化学方程式进行判断；
（5）该条件下，恒压与恒容相比，相当于增大压强，增大压强平衡向正反应方向移动，压强越大，反应速率越大，据此判断到达平衡时间，根据平衡移动方向判断X的质量分数；
（6）计算该温度下的平衡常数，根据表格中平衡常数和温度的关系判断．

解答 解：（1）反应放热，若平衡后再升高温度，则平衡向左移动，混合气体的平均相对分子质量减小，说明反应物气体的化学计量数之和大于生成物气体的化学计量数之和，即2+1＞a+1，则a=1，故答案为：1；
（2）A、由于反应前后气体的化学计量数之和不相等，则平衡时压强不再发生变化，故A正确；
B、由于是在固定体积的容器中反应，则无论是否达到平衡状态，密度都不变，故B错误；
C、反应达到平衡状态时，物质的浓度、含量、质量等不再发生变化，则平衡时容器内Z分子数一定，故C正确；
D、由于反应前后气体的质量一直不变，所以容器内气体的质量一定，不能判断，故D错误．
故答案为：AC；
（3）选项A中，稀有气体对平衡无影响，放出的热量不变；
选项B，反应从逆反应开始，反应吸收热量；
选项C、D都有反应物，达平衡时放出的热量均小于Q₁KJ，
故答案为：A；
（4）平衡时容器内的压强减小了10%，设转化了2xmolX，则有
                     2X（g）+Y（g）?Z（g）+W（g）
起始（mol）：4            6           0            0
转化（mol）：2x          x          x            x
平衡（mol）：4-2x       6-x      x            x
$\frac{10-x}{10}$×100%=90%，
x=1mol，故反应中放出的热量为QKJ，
故答案为：Q；
（5）该条件下，恒压与恒容相比，相当于增大压强，压强越大，反应速率越大，反应到达平衡的时间越短，增大压强平衡向正反应方向移动，则X的质量发生越小，
故答案为：N；＞；
（6）2mol X和1mol Y在容器M中反应并达到平衡，x的平衡转化率为50%，
            2X（g）+Y（g）?Z（g）+W（g）
起始（mol）：2      1      0      0
转化（mol）：1      0.5     0.5    0.5
平衡（mol）：1    0.5       0.5    0.5
则平衡时，c（X）=$\frac{（1-50%）×2mol}{1L}$=1mol/L，c（Y）=$\frac{0.5mol}{1L}$=0.5mol/L，c（Z）=c（W）=$\frac{0.5mol}{1L}$=0.5mol/L=0.5mol/L，k=$\frac{c（Z）c（W）}{{c}^{2}（X）c（Y）}$=$\frac{0.5×0.5}{{1}^{2}×0.5}$=0.5，所以其温度是350℃，
故答案为：350．

点评 本题考查的化学平衡的有关知识，明确化学平衡状态的判断方法、等效平衡、化学平衡的影响因素等知识点，注意恒容条件下，向体系中通入惰性气体是否影响平衡移动，为易错点，题目难度中等．