Question

（16分）在一容积为2 L的密闭容器内加入0.2 molA和0.6 molB，在一定条件下发生反应：A(s)＋3B(g)2C(s)＋3D(g) 已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表：

温度/℃	1000	1150	1300
平衡常数	64．0	50.7	42．9

请回答下列问题：
⑴该反应的平衡常数表达式K＝              ，ΔH         0(填“＞”或“＜”)。
⑵1000 ℃时,4 min后达到平衡．求4 min内D的平均反应速率v(D)＝              ，B的平衡转化率为              ，平衡时B的体积分数              。
⑶欲提高⑵中B的平衡转化率，可采取的措施是              
A．减少C的量        B．增加A的量          C．移出部分D   
D．降低反应温度        E．减小容器的容积       F．加入合适的催化剂
⑷1000 ℃时, 在一容积为2 L的密闭容器内加入XmolC和0.6 molD，5 min后达到平衡，B的浓度与⑵中B的浓度相同，求X的范围              
⑸下列说法中能说明反应已达到平衡状态的是              
A．容器内混合气体的压强不随时间变化而变     B．B的速率不随时间的变化而变化
C．c(B)︰c(D)=1︰1                          D．混合气体的密度保持不变(M(B)≠M(D))

Answer 1

⑴c³(D) / c³(B) ；＜ ；⑵  0.06 mol·L^－1·min^－1；80％ ；20％ ⑶ CD ；⑷ ＞0.08 ；⑸ BD 。

解析试题分析：根据化学平衡常数的定义可得K= c³(D) / c³(B)。由于升高温度，平衡常数减小。说明升高温度，化学平衡向逆反应方向移动。逆反应方向为吸热反应，所以该反应的正反应为放热反应。因此ΔH＜0. ⑵1000 ℃时,4 min后达到平衡．假设达到平衡时生成D的物质的量浓度为x,则消耗B的物质的量浓度也是x．平衡时B的浓度为(0.3-x)mol/L．x³/(0.3-x)³=64．0。解得x=0.24mol/L．则4 min内D的平均反应速率v(D)＝0.24mol/L÷4min=0.06mol/(L·min)。B的转化率为(0.24mol/L÷0.3mol/L)×100％=80％． 因为在反应达到平衡时B的物质的量浓度为(0.3-x)mol/L=（0.3-0.24）mol/L=0.06mol/L该反应是个反应前后气体体积相等的反应，元素平衡时B的体积分数（0.06mol/L÷0.3mol/L)×100％=20％． ⑶A．由于C是固体，所以减少C的量，对化学平衡的移动无影响。错误。B．由于A的状态是固体，所以增加A的量，平衡不移动，错误。C．移出部分D，加成生成物的浓度，平衡正向移动，B的平衡转化率提高。正确。D．降低反应温度，平衡正向移动，B的平衡转化率提高。正确。E．减小容器的容积，因为该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以改变压强，化学平衡不移动。错误。F．加入合适的催化剂，正反应、逆反应的速率加快，但是平衡不发生移动。错误。因此正确选项为CD。（4）在反应开始时c(D)=0.3mol/L．当反应达到平衡后，c(B)= 0.06mol/L，因为在方程式中B、D的系数相同，因此D的平衡浓度为c(D)(平衡)=0.24mol/L．由于在化学方程式A(s)＋3B(g) 2C(s)＋3D(g)中C：B=2:3，所以消耗的C的物质的量为0.06mol/L×2L×2/3=0.08mol。该反应为可逆反应，当达到平衡后还应该存在C物质。因此开始时加入的C的物质的量应该比0.08mol多。即X＞0.08mol。⑸A．由于该反应是反应前后气体体积相等的可逆反应，无论反应是否达到平衡，容器内混合气体的压强都不随时间变化而变。错误。B．因为B是气态物质。若它的速率不随时间的变化而变化，说明其浓度不再发生变化，反应达到平衡。正确。C．由于在方程式中二者的系数相同，所以任何时刻c(B)︰c(D)=1︰1。不能说明反应达到平衡状态。错误。D．因为参加反应的物质有固体，而且M(B)≠M(D)。若反应达到平衡状态，各种气体的质量不变，总质量不变，混合气体的密度保持不变；若反应未达到平衡，则混合气体的质量就要发生变化，则混合气体的密度就要发生变化，因此该项内容能作为反应达到平衡的标志。正确。
考点：考查平衡常数表达式、反应热的判断、化学反应速率的计算、平衡时物质的转化率及含量的计算、提高反应物转化率的措施、化学平衡状态的判断的知识。