Question

19．某可逆反應為：A（g）+B（g）?2C（g）+2D（s）△H＞0，已知該反應在K=1×10^-2
請回答：
（1）該反應的平衡常數(shù)表達式為$\frac{{c}^{2}（C）}{c（A）×c（B）}$．
（2）T℃，若密閉容器中A、B、C的濃度分別為2.5×10^-1mol•L^-1、4.0×10^-2mol•L^-1和3.0×10^-2mol•L^-1，此時反應向逆反應方向進行（填“處于化學平衡狀態(tài)”、“向正反應方向進行”或“向逆反應方向進行”），理由是$\frac{（3×1{0}^{-2}）^{2}}{2.5×1{0}^{-1}×4.0×1{0}^{-2}}$=0.09＞K=1×10^-2．
（3）T℃時，向1L密閉容器中充入A和B各1mol，平衡時B的轉(zhuǎn)化率是4.8%（保留一位小數(shù)），此時體系內(nèi)的壓強與反應前的壓強比為1：1．
（4）向恒溫恒容的密閉容器中充入1molA和1molB，達到平衡狀態(tài)后再向其中充入2molC和3molD，重新達到化學平衡狀態(tài)．與原平衡狀態(tài)相比，此時平衡混合氣體中C的體積分數(shù)不變（填“變大”、“變小”、“不變”或“無法判斷”）．
（5）將A、B的混合氣體充入恒溫恒容密閉容器中，下列變化趨勢正確的是①④（填字母序號）．

Answer 1

分析 （1）化學平衡常數(shù)為生成物平衡濃度系數(shù)次冪的乘積與反應物濃度濃度系數(shù)次冪乘積的比值；
（2）計算濃度商Qc，與平衡常數(shù)比較：若Qc=K，處于化學平衡狀態(tài)，若Qc＞K，反應向逆反應方向進行，若Qc＜K，反應向正反應方向進行；
（3）T℃時，向1L密閉容器中充入A和B各1mol，設平衡時轉(zhuǎn)化的B為xmol，則：
          A（g）+B（g）?2C（g）+2D（s）
開始（mol）：1      1       0
轉(zhuǎn)化（mol）：x      x       2x
平衡（mol）：1-x    1-x     2x
再根據(jù)平衡常數(shù)列方程計算x，進而計算平衡時B的轉(zhuǎn)化率；
恒溫恒壓下，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，反應前后氣體的物質(zhì)的量不變，則壓強相等；
（4）向恒溫恒容的密閉容器中充入1molA和1molB，達到平衡狀態(tài)后再向其中充入2molC和3molD，等效為開始加入2molA、2molB、1molD，D為固體，不影響平衡移動，由于反應前后氣體的物質(zhì)的量不變，A、B的物質(zhì)的量之比為1：1，則與原平衡為等效平衡；
（5）①正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，平衡常數(shù)增大；
②催化劑加快反應速率，不影響平衡移動；
③壓強P₂先到達平衡，則壓強P₂＞P₁，反應氣體氣體的體積不變，壓強不影響平衡移動；
④混合氣體物質(zhì)的量不變，隨反應進行混合氣體總質(zhì)量減小，平均相對分子質(zhì)量減小，到達平衡后不變．

解答 解：（1）A（g）+B（g）?2C（g）+2D（s）的化學平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（C）}{c（A）×c（B）}$，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（C）}{c（A）×c（B）}$；
（2）濃度商Qc=$\frac{（3×1{0}^{-2}）^{2}}{2.5×1{0}^{-1}×4.0×1{0}^{-2}}$=0.09＞K=1×10^-2，反應向逆反應方向進行，
故答案為：向逆反應方向進行；$\frac{（3×1{0}^{-2}）^{2}}{2.5×1{0}^{-1}×4.0×1{0}^{-2}}$=0.09＞K=1×10^-2；
（3）T℃時，向1L密閉容器中充入A和B各1mol，設平衡時轉(zhuǎn)化的B為xmol，則：
          A（g）+B（g）?2C（g）+2D（s）
開始（mol）：1     1       0
轉(zhuǎn)化（mol）：x     x       2x
平衡（mol）：1-x   1-x     2x
則$\frac{（2x）^{2}}{（1-x）×（1-x）}$=1×10^-2，解得x=$\frac{1}{21}$，故B的轉(zhuǎn)化率為$\frac{\frac{1}{21}mol}{1mol}$×100%=4.8%，
恒溫恒壓下，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，反應前后氣體的物質(zhì)的量不變，則此時體系內(nèi)的壓強與反應前的壓強比為1：1，
故答案為：4.8；1：1；
（4）向恒溫恒容的密閉容器中充入1molA和1molB，達到平衡狀態(tài)后再向其中充入2molC和3molD，等效為開始加入2molA、2molB、1molD，D為固體，不影響平衡移動，由于反應前后氣體的物質(zhì)的量不變，A、B的物質(zhì)的量之比為1：1，則與原平衡為等效平衡，與原平衡狀態(tài)相比，此時平衡混合氣體中C的體積分數(shù)不變，
故答案為：不變；
（5）①正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，圖象符合，故正確；
②催化劑加快反應速率，縮短到達平衡的水解，但不影響平衡移動，圖象中影響平衡移動，故錯誤；
③壓強P₂先到達平衡，則壓強P₂＞P₁，反應氣體氣體的體積不變，壓強不影響平衡移動，而圖象中壓強影響平衡移動，故錯誤；
④混合氣體物質(zhì)的量不變，隨反應進行混合氣體總質(zhì)量減小，平均相對分子質(zhì)量減小，到達平衡后不變，圖象符合，故正確，
故選：①④．

點評 本題考查化學平衡計算、平衡常數(shù)應用、等效平衡、化學平衡圖象及影響因素等，較好的考查學生分析解決問題的能力，難度中等．