Question

13．有如下化學反應(yīng)：2A（g）+B（g）?2C（g），△H＜0．
（1）若將4molA和2molB在2L的容器中混合，經(jīng)2s后測得C的濃度為0.6mol•L^-1，用物質(zhì)A表示的平均反應(yīng)速率為0.3mol/（L．s）；2s時物質(zhì)B的濃度為0.7mol•L^-1；
（2）若把amolA和bmolB充入一2L的密閉容器中，達到平衡時它們的物質(zhì)的量滿足：n（A）+n（B）=n（C），則A的轉(zhuǎn)化率為$\frac{2（a+b）}{5a}$×100%，此條件下該反應(yīng)的平衡常數(shù)值K=$\frac{40（a+b）^{2}}{（3a-2b）^{2}×（4b-a）}$（用含a、b的代數(shù)式表示）；
（3）若如圖所示，將4molA和2molB混合置于體積可變的等壓容器中，一定溫度下達到平衡狀態(tài)x時，測得氣體總物質(zhì)的量為4.2mol．若A、B、C的起始物質(zhì)的量分別用a、b、c表示，回答下列問題：
①在達到平衡狀態(tài)x時的容器中，通入少量B氣體，體系中A氣體的體積分數(shù)減小（填“增大”、“減小”或“不變”），若要使A的體積分數(shù)再達到與平衡狀態(tài)x相同，可采取的措施有通入適量A或給體系升溫．
②若起始時a=1.2mol，b=0.6mol，且達到平衡后各氣體的體積分數(shù)與平衡狀態(tài)x相同，則起始時，c的取值范圍為c≥0
③若要使反應(yīng)開始時向逆反應(yīng)方向進行，且達到平衡后各氣體的物質(zhì)的量與平衡狀態(tài)x相同，則起始時c的取值范圍為3.6＜c≤4．

Answer 1

分析 （1）若將4mol A和2mol B在2L的容器中混合，經(jīng)2s后測得C的濃度為0.6mol/L，由方程式可知△c（A）=△c（C），△c（B）=$\frac{1}{2}$△c（C），根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（A），2s時物質(zhì)B的濃度=B的起始濃度-△c（B）；
（2）設(shè)參加反應(yīng)的B為xmol，則：
            2A（g）+B（g）?2C（g）
起始量（mol）：a    b        0
變化量（mol） 2x    x        2x
平衡量（mol）a-2x   b-x      2x
達到平衡時它們的物質(zhì)的量滿足：n（A）+n（B）=n（C），即a-2x+b-x=2x，解得x=$\frac{a+b}{5}$，
進而計算A的轉(zhuǎn)化率，再根據(jù)K=$\frac{{c}^{2}（C）}{{c}^{2}（A）×c（B）}$=$\frac{{n}^{2}（C）}{{n}^{2}（A）×n（B）}$×V計算；
（3）①恒溫恒壓下，通入少量B能使平衡正向移動并能提高A轉(zhuǎn)化率，導致體系中A的體積分數(shù)減小，若要使A的體積分數(shù)再變至與原平衡狀態(tài)x相同，可通入適量A，或給體系升溫使平衡逆向移動；
②若起始時a=1.2mol，b=0.6mol，且達到平衡后各氣體的體積分數(shù)與平衡狀態(tài)A相同，為等效平衡，恒溫恒壓下，按化學計量數(shù)完全轉(zhuǎn)化到左邊滿足n（A）：n（B）=2：1；
③若要使反應(yīng)開始時向逆反應(yīng)方向進行，且達到平衡后各氣體的物質(zhì)的量與平衡狀態(tài)x相同，按化學計量數(shù)完全轉(zhuǎn)化到左邊滿足n（A）=4mol、n（B）=2mol，要使反應(yīng)開始時向逆方向進行，則c應(yīng)大于原平衡時C的物質(zhì)的量，A、B為0時，可以確定c的最大值．

解答 解：（1）若將4mol A和2mol B在2L的容器中混合，經(jīng)2s后測得C的濃度為0.6mol/L，由方程式可知△c（A）=△c（C）=0.6mol/L，v（A）=$\frac{0.6mol/L}{2s}$=0.3mol/（L．s）；
△c（B）=$\frac{1}{2}$△c（C）=0.3mol/L，2s時物質(zhì)B的濃度=$\frac{2mol}{2L}$-0.3mol/L=0.7mol/L，
故答案為：0.3mol/（L．s）；0.7；
（2）設(shè)參加反應(yīng)的B為xmol，則：
             2A（g）+B（g）?2C（g）
起始量（mol）：a      b       0
變化量（mol） 2x      x       2x  
平衡量（mol）a-2x     b-x     2x
達到平衡時它們的物質(zhì)的量滿足：n（A）+n（B）=n（C），即a-2x+b-x=2x，解得x=$\frac{a+b}{5}$，
所以A的轉(zhuǎn)化率=$\frac{2×\frac{a+b}{5}mol}{amol}$×100%=$\frac{2（a+b）}{5a}$×100%；
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（C）}{{c}^{2}（A）×c（B）}$=$\frac{{n}^{2}（C）}{{n}^{2}（A）×n（B）}$×V=$\frac{（2×\frac{a+b}{5}）^{2}}{（a-2×\frac{a+b}{5}）^{2}×（b-\frac{a+b}{5}）}$×2=$\frac{40（a+b）^{2}}{（3a-2b）^{2}×（4b-a）}$，
故答案為：$\frac{2（a+b）}{5a}$×100%；$\frac{40（a+b）^{2}}{（3a-2b）^{2}×（4b-a）}$；
（3）①在達到平衡狀態(tài)A的容器中再通入少量B，瞬間增大B氣的濃度，能使平衡正向移動并能提高A轉(zhuǎn)化率，導致體系中A的體積分數(shù)減小，若要使A的體積分數(shù)再變至與原平衡狀態(tài)x相同，可通入適量A，或給體系升溫使平衡逆向移動；
故答案為：減��；通入適量A、給體系升溫；
②若起始時a=1.2mol，b=0.6mol，二者物質(zhì)的量之比等于起始時加入的4mol A和2mol B的物質(zhì)的量之比，而C轉(zhuǎn)化得到的A與B的物質(zhì)的量之比也是2：1，則c≥0按化學計量數(shù)完全轉(zhuǎn)化到左邊滿足n（A）：n（B）=2：1，建立的平衡一定為等效平衡，
故答案為：c≥0；
③設(shè)原平衡中消耗的B為xmol，則：
           2A（g）+B（g）?2C（g）
起始（mol）：4      2      0
變化（mol）：2x     x      2x
平衡（mol）：4-2x   2-x    2x
則（4-2x）+（2-x）+2x=4.2，解得x=1.8，故原平衡時C為3.6mol，
達到平衡后各氣體的物質(zhì)的量與平衡狀態(tài)x相同，按化學計量數(shù)完全轉(zhuǎn)化到左邊滿足n（A）=4mol、n（B）=2mol，要使反應(yīng)開始時向逆方向進行，則c＞3.6，A和B的量均為0，c有值最大時，4molA、2molB完全轉(zhuǎn)化可以得到4mol C，故3.6＜c≤4，
故答案為：3.6＜c≤4．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、化學反應(yīng)速率計算、等效平衡問題，關(guān)鍵是理解掌握等效平衡規(guī)律，難度較大，側(cè)重考查學生計算能力、分析解決問題的能力，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)，難度較大．