Question

6．在一定溫度下，向2L的密閉容器中加入2mol A、2mol B及固體催化劑，使之發(fā)生反應(yīng)：A（g）+B（g）?C（g）+D（g）△H=-QkJ•mol^-1，4min后反應(yīng)達到平衡，放出Q kJ的能量．
（1）用A表示的反應(yīng)速率為0.125mol/（L．min），反應(yīng)達到平衡時，B的轉(zhuǎn)化率為50%．
（2）保持同一溫度，在相同的容器中，若再加入2mol A，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，達到平衡時又放出的能量為$\frac{1}{3}$QkJkJ．
（3）保持同一溫度，在（2）的容器中，加入2mol D，能恰好抵消加入2mol A所放出的能量．

Answer 1

分析 （1）4min后反應(yīng)達到平衡，放出Q kJ的能量，則參加反應(yīng)的A為1mol，利用三段式計算各組分的物質(zhì)的量變化量、平衡時各組分物質(zhì)的量，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（A），B的轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應(yīng)B的物質(zhì)的量}{B的起始物質(zhì)的量}$×100%；
（2）由于溫度不變，則平衡常數(shù)不變，由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計量數(shù)不變，用物質(zhì)的量代替濃度代入K=$\frac{c（C）×c（D）}{c（A）×c（B）}$計算平衡常數(shù)，若再加入2mol A，反應(yīng)向正反應(yīng)進行，可以等效為開始加入4molA、2molB到達的平衡，假設(shè)整個過程參加反應(yīng)的A為xmol，表示出平衡時各組分的物質(zhì)的量，結(jié)合平衡常數(shù)列方程計算x，進而計算放出總熱量，可得加入2molA后又放出的熱量；
（3）保持同一溫度，在（2）的容器中，假設(shè)加入ymolD能恰好抵消加入2mol A所放出的能量，則整個過程放出的熱量為QkJ，可以等效為開始加入4molA、2molB、ymolD到達的平衡時放出的熱量，此時參加反應(yīng)A為1mol，表示出平衡時各組分的物質(zhì)的量，再結(jié)合（2）中的平衡常數(shù)列方程計算．

解答 解：（1）4min后反應(yīng)達到平衡，放出Q kJ的能量，則參加反應(yīng)的A為$\frac{QkJ}{QkJ/mol}$=1mol，則：
          A（g）+B（g）?C（g）+D（g）
開始（mol）：2     2       0      0
轉(zhuǎn)化（mol）：1     1       1      1
平衡（mol）：1     1       1      1
則v（A）=$\frac{\frac{1mol}{2L}}{4min}$=0.125mol/（L．min），
B的轉(zhuǎn)化率=$\frac{1mol}{2mol}$×100%=50%，
故答案為：0.125mol/（L．min）；50%；
（2）由于溫度不變，則平衡常數(shù)不變，由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計量數(shù)不變，可以用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，則K=$\frac{c（C）×c（D）}{c（A）×c（B）}$=$\frac{1×1}{1×1}$=1，
若再加入2mol A，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，可以等效為開始加入4molA、2molB到達的平衡，假設(shè)整個過程參加反應(yīng)的A為xmol，則：
          A（g）+B（g）?C（g）+D（g）
開始（mol）：4     2      0      0
轉(zhuǎn)化（mol）：x     x      x      x
平衡（mol）：4-x   2-x    x      x
所以$\frac{x×x}{（4-x）×（2-x）}$=1，解得x=$\frac{4}{3}$
故放出總熱量為$\frac{4}{3}$QkJ，則加入2molA后又放出的熱量為$\frac{4}{3}$QkJ-QkJ=$\frac{1}{3}$QkJ，
故答案為：正反應(yīng)方向；$\frac{1}{3}$QkJ；
（3）保持同一溫度，在（2）的容器中，假設(shè)加入ymolD能恰好抵消加入2mol A所放出的能量，則整個過程放出的熱量為QkJ，可以等效為開始加入4molA、2molB、ymolD到達的平衡時放出的熱量，此時參加反應(yīng)A為1mol，則：
          A（g）+B（g）?C（g）+D（g）
開始（mol）：4     2        0    y
轉(zhuǎn)化（mol）：1     1        1    1 
平衡（mol）：3     1        1    y+1
所以$\frac{（y+1）×1}{3×1}$=1，解得y=2
故答案為：2．

點評 本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計算，關(guān)鍵是等效平衡的構(gòu)建，熟練掌握平衡常數(shù)的應(yīng)用，難度較大．