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4.已知2A(g)+B(g)?2C(g)△H=-a kJ/mol(a>0),在一个有催化剂的固定容积的容器中加2mol A和1mol B,在500℃时充分反应达平衡后C的浓度为ω mol/L,放出热量为b kJ.
(1)比较a>b(填“>”“=”或“<”).
(2)下表为不同温度下该反应的平衡常数.由此可推知,表中T1<T2(填“>”“=”或“<”).
T/KT1T2T3
K1.00×1072.45×1051.88×103
若在原来的容器中,只加入2mol C,500℃时充分反应达平衡后,吸收热量为c kJ,C的浓度=(填“>”“=”或“<”)ω mol/L,a、b、c之间满足何种关系a=b+c(用代数式表示).
(3)在相同条件下要想得到2a kJ热量,加入各物质的物质的量可能是D
A.4mol A和2mol B           B.4mol A、2mol B和2mol C
C.4mol A和4mol B            D.6mol A和4mol B
(4)将上述容器改为恒压容器(反应前体积相同),起始时加入2mol A和1mol B,500℃时充分反应达平衡后,放出热量为d kJ,则d>b(填“>”“=”或“<”)
(5)一定温度下,向一个容积可变的容器中,通入3mol A和2mol B及固体催化剂,使反应,平衡时容器内气体物质的量为起始时的90%.保持同一反应温度,在相同容器中,将起始物质的量改为4mol A、3mol B和2mol C,则平衡时A的百分含量不变 (填“不变”“变大”“变小”或“无法确定”).

分析 (1)可逆反应不能完全反应,参加反应的A的物质的量小于2mol;
(2)反应是放热反应,温度升高平衡常数减小,依据图表数据分析;若在原来的容器中,只加入2mol C,500℃时充分反应达平衡后,吸收热量为c kJ,达到平衡状态相同,C的浓度相同;正向进行和逆向进行的反应热量变化纸盒为反应的焓变;
(3)由反应方程式可知生成2mol的C时放热a kJ,想得到2a kJ热量,则需生成4molC;由于反应是可逆反应,不可能完全进行到底,所以要得到4molC,A与B物质的量必须要多于4mol和2mol;
(4)原平衡随反应进行,压强降低.恒压容器(反应器开始体积相同),相同温度下起始加入2molA和1molB,等效为在原平衡的基础上增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,据此判断;
(5)恒压容器中通入3molA和2molB及固体催化剂,使之反应,平衡时容器内气体物质的量为起始时的90%.保持同一反应温度,在相同容器中,将起始物质的量改为4mol A、3mol B和2mol C,转化为起始量,2A(g)+B(g)?2C(g),相当于起始量为6molA和4molB,是原来起始量的2倍,恒压容器中达到相同平衡状态.

解答 解:(1)在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2mol A和1mol B,在500℃时充分反应达平衡后C的浓度为ω mol/L,放出热量为b kJ,反应是可逆反应,不能进行彻底,反应放出的热量小于焓变数值,a>b;
故答案为:>;  
(2)反应是放热反应,温度升高平衡常数减小,图表数据分析,T1<T2,恒温恒容下,2molC完全转化到左边,可得2molA和1molB,故与原平衡为等效平衡,平衡时C的浓度相同,故c(C)=Wmol•L-1,同一可逆反应,相同温度下,正、逆反应的反应热数值相等,但符号相反,令平衡时C的物质的量为nmol,
对于反应2A(g)+B(g)?2C(g)△H=-akJ•mol-1,则b=n×$\frac{a}{2}$,
对于反应2C(g)?2A(g)+B(g)△H=akJ•mol-1,C分解的物质的量为(2-n)mol,故c=$\frac{2-n}{2}$×a=1-n×$\frac{a}{2}$,故a=b+c,
故答案为:<,=,a=b+c;
(3)由反应方程式可知生成2mol的C时放热a kJ,想得到2a kJ热量,则需生成4molC;由于反应是可逆反应,不可能完全进行到底,所以要得到4molC,A与B物质的量必须要多于4mol和 2mol,故D符合,B选项中既有正反应又有逆反应,最终放出的热量小于2akJ,
故答案为:D;
(4)原平衡随反应进行,压强降低.恒压容器(反应器开始体积相同),相同温度下起始加入2molA和1molB,等效为在原平衡的基础上增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,即向正反应移动,B的转化率变大,反应放出的热量增大,大于恒容容器中达到平衡状态放出的热量,d>b;
故答案为:>;
(5)恒压容器中通入3molA和2molB及固体催化剂,使之反应,平衡时容器内气体物质的量为起始时的90%.保持同一反应温度,在相同容器中,将起始物质的量改为4mol A、3mol B和2mol C,转化为起始量,2A(g)+B(g)?2C(g),相当于起始量为6molA和4molB,是原来起始量的2倍,恒压容器中达到相同平衡状态,平衡时A的百分含量不变;
故答案为:不变.

点评 本题考查了化学平衡常数、化学反应速率、平衡标志的分析判断和计算应用,等效平衡的分析,焓变的意义理解是解题关键,题目难度中等.

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