Question

12．现有容积为1L的恒温恒容密闭容器，向其中加入2mol A气体和2mol B气体后发生如下反应：
A（g）+B（g）═C（g）△H=-a kJ•mol^-1，20s后，反应达到平衡状态，生成1mol C气体，放出热量Q₁kJ．回答下列问题．
①计算20s内B气体的平均化学反应速率为0.05mol/（L•s）．
②保持容器温度和容积不变，若改为向其中加入1molC气体，反应达到平衡时，吸收热量Q₂kJ，则Q₁与Q₂的相互关系正确的是C（填字母）．
（A）Q₁+Q₂=a     （B） Q₁+2Q₂＜2a     （C）Q₁+2Q₂＞2a     （D）Q₁+Q₂＜a
③在原平衡基础上，保持容器温度和容积不变，向容器中再通入bmolA气体（b＞0）时，v_（正）＞v_（逆）（填“＞”、“＜”或“=”），重新达平衡后，C气体的平衡体积分数φ（C）=$\frac{1}{3}$，则b=1.33．

Answer 1

分析 ①根据反应速率v=$\frac{△c}{△t}$计算；
②加入1molA气体和1molB气体与加入1molC气体是在保持恒温、恒容情况下是等效平衡，加入2molA气体和2molB气体与加入1molA气体和1molB气体相比，相当于增大一倍的压强，增大压强，反应向体积缩小的方向正向移动；
③增加反应物的浓度平衡向正反应方向移动，由题意2molA气体和2molB气体生成1molC气体，根据三段式求得平衡常数K=1，依据温度不变，平衡常数不变进行解答．

解答 解：①容积为1L的恒温恒容密闭容器，20s内生成1molC气体，根据A（g）+B（g）?C（g）△H=-a kJ•mol^-1，B气体减少1mol，浓度减少1.0 mol/L，c（B）=1.0mol/L，△t=20s，v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1.0mol/L}{20s}$=0.05mol/（L•s）；
故答案为：0.05mol/（L•s）；
②设加入1molA气体和1molB气体达到平衡时，放出的热量为Q₃，根据等效平衡可知：保持容器温度和容积不变，加入1molA气体和1molB气体与加入1molC气体是等效的，则Q₂+Q₃=a=Q₁，又知保持容器温度和容积不变，加入2molA气体和2molB气体与加入1molA气体和1molB气体相比，相当于增大一倍的压强，A（g）+B（g）?C（g）从起始量分析，正反应是体积缩小的反应，增大压强，反应向体积缩小的方向移动，所以平衡正向移动，所以放出的热量Q₁＞2Q₃，所以Q₁ +2Q₂＞2a，所以选：C；
故答案为：C；
③在原平衡基础上，保持容器温度和容积不变，向容器中再通入bmolA气体（b＞0）时，平衡正向移动，则v（正）＞ v（逆），由题意2molA气体和2molB气体生成1molC气体，根据三段式：
             A（g）+B（g）=C（g）
开始（mol/L） 2    2     0
反应（mol/L） 1     1    1
平衡（mol/L） 1     1    1
平衡常数K=$\frac{c（C）}{c（A）c（B）}$=$\frac{1}{1×1}$=1，再通入bmolA气体，温度不变，平衡常数不变，根据三段式：
              A（g）+B（g）=C（g）
开始（mol/L） 2+b     2      0
反应（mol/L） x       x      x
平衡（mol/L）2+b-x    2-x    x
又知K=1，ϕ（C）=$\frac{1}{3}$，所以$\frac{x}{（2+b-x）（2-x）}$=1，$\frac{x}{4+b-x}$=$\frac{1}{3}$，解得b=1.33，x=1.33；
故答案为：＞；1.33．

点评 本题主要考查平衡的有关知识，掌握化学平衡常数的计算方法，以及化学平衡移动原理知识的灵活运用是解答的关键，题目难度较大，注意三段式的运用．