Question

15．T℃时，有甲、乙两个密闭容器，甲容器的体积为1L，乙容器的体积为2L，分别向甲、乙两容器中加入6mol A和3mol B，发生反应如下：3A（g）+bB（g）?3C（g）+2D（g）△H＜0； 4min时甲容器内的反应恰好达到平衡，A的浓度为2.4mol/L，B的浓度为1.8mol/L； t min时乙容器内的反应达平衡，B的浓度为0.8mol/L．
根据题给信息回答下列问题：
（1）甲容器中反应的平均速率v（B）=0.3mol/（L•min）．
（2）乙容器中反应达到平衡时所需时间t大于 4min（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）T℃时，在另一个体积与乙相同的丙容器中，为了达到平衡时B的浓度仍然为0.8mol/L，起始时，向丙容器中加入C、D的物质的量分别为3mol、2mol，还需加入A、B．其中需加入A、B的物质的量分别是3mol、2mol．
（4）若要使甲、乙容器中B的平衡浓度相等，可以采取的措施是AC．
A．保持温度不变，增大甲容器的体积至2L
B．保持容器体积不变，使甲容器升高温度
C．保持容器体积和温度都不变，向甲中加入一定量的A气体
D．保持容器体积和温度都不变，向甲中加入一定量的B气体
（5）该温度下，向体积为1L的密闭容器中通入A、B、C、D气体物质的量分别为3mol、1mol、3mol、2mol，此时反应向正反应方向进行 （填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”）．

Answer 1

分析 反应前，甲容器中A、B的浓度分别为6mol•L^-1、3mol•L^-1，4min甲容器内的反应达到化学平衡后，A的浓度减少了3.6mol•L^-1，B的浓度减少了1.2mol•L^-1，浓度变化与化学计量数成正比，则3：b=△c（A）：△c（B）=3.6mol/L：1.2mol/L=3：1，则b=1，
（1）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算甲容器中反应的平均速率v（B）；
（2）根据容器甲和容器乙的体积大小判断反应物浓度大小，浓度越小反应速率越慢，据此判断反应时间；
（3）恒温恒容条件下，达到平衡时丙中B的浓度仍然为0.8mol/L，说明乙和丙为等效平衡，根据等效平衡的知识解答；
（4）根据勒夏特列原理，结合等效平衡规律进行判断；
（5）根据平衡常数的表达式写出反应3A（g）+B（g）?3C（g）+2D（g）的平衡常数，然后计算出此时的浓度商，根据计算结果进行判断．

解答 解：反应前，甲容器中A、B的浓度分别为6mol•L^-1、3mol•L^-1，4min甲容器内的反应达到化学平衡后，A的浓度减少：6mol•L^-1-2.4mol•L^-1=3.6 mol•L^-1，B的浓度减少：3mol•L^-1-1.8mol•L^-1=1.2mol•L^-1，A、B的浓度变化与化学计量数成正比，则3：b=△c（A）：△c（B）=3.6mol/L：1.2mol/L=3：1，则b=1，
（1）甲容器中B的浓度变化为1.2mol•L^-1，此时间内平均用B表示的平均反应速率为：v（B）=$\frac{1.2mol/L}{4min}$=0.3 mol/（L•min），
故答案为：0.3 mol/（L•min）；
（2）甲容器的体积为1L，乙容器的体积为2L，乙容器的体积大于甲的，浓度小则反应速率小，到达平衡的时间长，所以乙容器中反应达到平衡时所需时间大于4min，
故答案为：大于； 
（3）根据等效平衡规律，在恒温恒容下，转化为同一反应方向的物质的物质的量和原来对应相等即可，3molC、2molD完全转化可生成3molA和1molB，则还需3molA和2molB才能与乙为等效平衡，
故答案为：3mol、2mol；
（4）由于该反应是体积增大的可逆反应，由于甲的容器体积小，则压强大，平衡向着逆向移动，甲中反应物的转化率小于乙，且达到平衡时甲中各组分浓度都大于乙的，
A．保持温度不变，增大甲容器的体积至2L，则此时甲和乙为等效平衡，甲、乙容器中B的平衡浓度相等，故A正确；
B．保持容器体积不变，使甲容器升高温度，该反应为放热反应，平衡向着逆向移动，甲中B浓度增大，则无法满足甲、乙容器中B的平衡浓度相等，故B错误；
C．保持容器压强和温度都不变，向甲中加入一定量的A气体，由于反应物A的浓度增大，则平衡向着正向移动，甲中B的浓度减小，可能实现甲、乙容器中B的平衡浓度相等，故C正确；
D．保持容器压强和温度都不变，向甲中加入一定量的B气体，达到平衡时甲中B的浓度更大，无法满足甲、乙容器中B的平衡浓度相等，故D错误；
故答案为：AC；
（5）3A（g）+B（g）?3C（g）+2D（g）
反应前（mol/L）   6           3             0            0
浓度变化（mol/L） 3.6      1.2           3.6         2.4
平衡时（mol/L）   2.4      1.8             3.6        2.4
反应3A（g）+B（g）?3C（g）+2D（g）在T℃时的化学平衡常数为：K=$\frac{{c}^{3}（C）•{c}^{2}（D）}{{c}^{3}（A）•c（B）}$=$\frac{3．{6}^{3}×2．{4}^{2}}{2．{4}^{3}×1.8}$=10.8，
该温度下，向体积为1L的密闭容器中通入A、B、C、D气体物质的量分别为3mol、1mol、3mol、2mol，A、B、C、D气体物质的量浓度分别为3mol/L、1mol/L、3mol/L、2mol/L，此时的浓度商为：Qc=$\frac{{c}^{3}（C）•{c}^{2}（D）}{{c}^{3}（A）•c（B）}$=$\frac{{3}^{3}×{2}^{2}}{{3}^{3}×1}$=4＜K=10.8，说明反应物浓度偏大、生成物浓度偏小，平衡向正反应方向进行，
故答案为：向正反应方向进行．

点评 本题考查较为综合，涉及化学平衡常数的计算、化学平衡的影响因素、化学反应速率的计算等知识，题目难度中等，注意掌握化学平衡常数的影响因素及计算方法，明确化学反应速率与化学计量数的关系，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．