Question

如圖，有甲、乙兩容器，甲體積可變壓強(qiáng)不變，乙保持體積不變．向兩容器中分別充入1molA、3molB，此時(shí)兩容器體積均為500mL，溫度為T(mén)℃．保持溫度不變發(fā)生反應(yīng)：
A（g）+3B（g）?2C（g）+D（s）：△H＜0
（1）下列選項(xiàng)中，能表明甲和乙容器中反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是

AD

A．混合氣體的總質(zhì)量不隨時(shí)間改變；     B．2v_正（C）=3v_逆（B）；
C．A、B轉(zhuǎn)化率相等；                   D．物質(zhì)D的質(zhì)量不隨時(shí)間改變；
（2）2min后甲容器中反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得C的濃度為2mol/L，此時(shí)容器的體積為

400

mL，B的轉(zhuǎn)化率α_甲（B）為

40%

．
（3）乙容器中反應(yīng)達(dá)到平衡所需要的時(shí)間

＞

2min（填“＞”、“＜”或“=”，下同），B的轉(zhuǎn)化率α_乙（B）

＜

α_甲（B）
（4）其它條件不變，甲中如果從逆反應(yīng)方向開(kāi)始反應(yīng)建立平衡，要求平衡時(shí)C的物質(zhì)的量與（2）中平衡時(shí)C的物質(zhì)的量相等，則需要加入C的物質(zhì)的量n（C）

2

mol，加入D的物質(zhì)的量n （D）應(yīng)該滿(mǎn)足的條件為

＞0.6mol

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征分析，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、質(zhì)量、體積分?jǐn)?shù)以及百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化．
（2）甲體積可變，壓強(qiáng)不變溫度不變，則反應(yīng)前后混合氣體的總濃度相等（單位體積內(nèi)含有的混合氣體的物質(zhì)的量相等），令平衡后的體積為VL，用V表示出平衡時(shí)混合氣體組分的物質(zhì)的量，進(jìn)而用V表示反應(yīng)的A、B的物質(zhì)的量，再根據(jù)開(kāi)始1molA、3molB，列方程求算V．
（3）由反應(yīng)可知，反應(yīng)前后氣體體積減小，所以乙壓強(qiáng)減小，甲壓強(qiáng)不變，壓強(qiáng)越大反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時(shí)間越短；
壓強(qiáng)增大平衡向體積減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)移動(dòng)，據(jù)此判斷轉(zhuǎn)化率．
（4）平衡時(shí)C的物質(zhì)的量與（2）中平衡時(shí)C的物質(zhì)的量相等，則為完全等效平衡，按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到一邊滿(mǎn)足對(duì)于物質(zhì)的物質(zhì)的量相等即可，根據(jù)開(kāi)始A、B的物質(zhì)的量計(jì)算．
由（2）可知，平衡時(shí)C的物質(zhì)的量，根據(jù)C的物質(zhì)的量的變化計(jì)算所加入的D的物質(zhì)的量．

解答：解：（1）A．反應(yīng)有固體生成，所以隨反應(yīng)進(jìn)行氣體的質(zhì)量減小，混合氣體的總質(zhì)量不隨時(shí)間改變，說(shuō)明到達(dá)平衡，故A正確；
B．不同物質(zhì)表示正逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡．2v_正（C）=3v_逆（B），則v_正（C）：v_逆（B）=3：2，不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比2：3，故B錯(cuò)誤；
C．開(kāi)始向兩容器中分別充入1molA、3molB，且A與B按1：3反應(yīng)，無(wú)論是否到達(dá)平衡A、B的轉(zhuǎn)化率自始至終都相等，故C錯(cuò)誤；                
D．隨反應(yīng)進(jìn)行氣體的質(zhì)量減小，物質(zhì)D質(zhì)量增大，物質(zhì)D的質(zhì)量不隨時(shí)間改變，說(shuō)明到達(dá)平衡，故D正確．
故選：AD．
（2）甲體積可變，壓強(qiáng)溫度不變，則反應(yīng)前后混合氣體的總濃度相等（單位體積內(nèi)含有的混合氣體的物質(zhì)的量相等）．
開(kāi)始加入1molA、3molB，體積為500ml，則開(kāi)始混合氣體的總濃度為

1mol+3mol

0.5L

=8mol/L．
平衡后C的濃度為2mol/L，則平衡時(shí)A、B的總的濃度為8mol/L-2mol/L=6mol/L，由于開(kāi)始加入1molA、3molB，且A與B按1：3反應(yīng)，所以平衡時(shí)A與B的濃度比為1：3，所以平衡時(shí)c（A）=

1

4

×6mol/L=1.5mol/L，
c（B）=6mol/L-1.5mol/L=4.5mol/L．
令平衡后的體積為VL，則平衡時(shí)n（A）=1.5Vmol，n（B）=4.5Vmol，n（C）=2Vmol．
所以           A（g）+3B（g）?2C（g）+D（s）
開(kāi)始（mol）：1       3       0       0
變化（mol）：V       3V      2V      V
平衡（mol）：1-V      3-3V     2V     V
所以1-V=1.5V，解的V=0.4，即平衡后的體積為400ml．
所以B的轉(zhuǎn)化率α_甲（B）=

3×0.4mol

3mol

×100%=40%．
故答案為：400；40%．
（3）乙壓強(qiáng)減小，甲壓強(qiáng)不變，甲比乙壓強(qiáng)大，壓強(qiáng)越大反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時(shí)間越短，所以乙容器中反應(yīng)慢，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間大于2min．
反應(yīng)前后氣體體積減小，甲比乙壓強(qiáng)大，壓強(qiáng)增大平衡向體積減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)移動(dòng)，所以甲中B的轉(zhuǎn)化率比乙中的大，即α_乙（B）＜α_甲（B）．
故答案為：＞；＜．
（4）平衡時(shí)C的物質(zhì)的量與（2）中平衡時(shí)C的物質(zhì)的量相等，則為完全等效平衡，開(kāi)始1molA、3molB按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到右邊可得n（C）=2mol，所以n（C）=2mol．
由（2）可知，平衡時(shí)C的物質(zhì)的量為2Vmol=2×0.4mol=0.8mol，所以轉(zhuǎn)化的C的物質(zhì)的量為2mol-0.8mol=1.2mol，由方程式可知，需要D的物質(zhì)的量為

1

2

×1.2mol=0.6mol，故n （D）＞0.6mol
故答案為：2；    n（D）＞0.6mol．

點(diǎn)評(píng)：考查平衡狀態(tài)判斷、等效平衡、化學(xué)平衡計(jì)算，難度很大，為易錯(cuò)點(diǎn)為（2）（4）．（2）中可借助PV=nRT理解，（4）根據(jù)等效平衡解答．