Question

19．在T℃條件下，向1L固定體積的密閉容器M中加入2mol X和1mol Y，發(fā)生如下反應(yīng)：2X（g）+Y（g）?a Z（g）+W（g）△H=-Q kJ•mol^-1（Q＞0，a為正整數(shù)）．
當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，反應(yīng)放出的熱量為Q₁ kJ，物質(zhì)X的轉(zhuǎn)化率為α；若平衡后再升高溫度，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減小，則
（1）化學(xué)計(jì)量數(shù)a的值為1．
（2）下列說法中能說明該反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)的是AC．
A．容器內(nèi)壓強(qiáng)一定　　　　B．容器內(nèi)氣體的密度一定C．容器內(nèi)Z分子數(shù)一定  D．容器內(nèi)氣體的質(zhì)量一定
（3）溫度維持T℃不變，若起始時(shí)向容器M中加入的物質(zhì)的量如下列各項(xiàng)，則反應(yīng)達(dá)到平衡后放出的熱量仍為Q₁ kJ的是A （稀有氣體不參與反應(yīng)）．
A．2mol X、1mol Y、1mol Ar                 B．a(chǎn) mol Z、1mol W
C．1mol X、0.5mol Y、0.5a mol Z、0.5mol W    D．2mol X、1mol Y、1mol Z
（4）溫度維持T℃不變，若起始時(shí)向容器M中加入4mol X和6mol Y，若達(dá)到平衡時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)減小了10%，則反應(yīng)中放出的熱量為QkJ．
（5）溫度維持T℃不變，若在一個(gè)和原容器體積相等的恒壓容器N 中，加入2mol X和1mol Y發(fā)生如上反應(yīng)并達(dá)平衡，則N（選填M或N）容器中的反應(yīng)先達(dá)到平衡狀態(tài)，容器中X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)M＞N（選填＞、＜、=符號）．
（6）已知：該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	200	250	300	350
平衡常數(shù)K	9.94	5.2	1	0.5

若在某溫度下，2mol X和1mol Y在容器M中反應(yīng)達(dá)平衡，X的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則該溫度為350℃．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)放熱，若平衡后再升高溫度，則平衡向左移動(dòng)，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減小，說明反應(yīng)物氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和大于生成物氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和，以此進(jìn)行分析；
（2）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，物質(zhì)的濃度、含量、質(zhì)量等不再發(fā)生變化，由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不相等，則平衡時(shí)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，由于是在固定體積的容器中反應(yīng)，則無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，質(zhì)量和密度都不變，由此分析解答；
（3）選項(xiàng)A中，稀有氣體對平衡無影響，放出的熱量不變；選項(xiàng)B，反應(yīng)從逆反應(yīng)開始，反應(yīng)吸收熱量；選項(xiàng)C、D都有反應(yīng)物，達(dá)平衡時(shí)放出的熱量均小于Q₁ KJ；
（4）利用三段式法計(jì)算消耗的X的物質(zhì)的量，再根據(jù)熱化學(xué)方程式進(jìn)行判斷；
（5）該條件下，恒壓與恒容相比，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大，據(jù)此判斷到達(dá)平衡時(shí)間，根據(jù)平衡移動(dòng)方向判斷X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（6）計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)，根據(jù)表格中平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系判斷．

解答 解：（1）反應(yīng)放熱，若平衡后再升高溫度，則平衡向左移動(dòng)，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減小，說明反應(yīng)物氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和大于生成物氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和，即2+1＞a+1，則a=1，故答案為：1；
（2）A、由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不相等，則平衡時(shí)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，故A正確；
B、由于是在固定體積的容器中反應(yīng)，則無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，密度都不變，故B錯(cuò)誤；
C、反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，物質(zhì)的濃度、含量、質(zhì)量等不再發(fā)生變化，則平衡時(shí)容器內(nèi)Z分子數(shù)一定，故C正確；
D、由于反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量一直不變，所以容器內(nèi)氣體的質(zhì)量一定，不能判斷，故D錯(cuò)誤．
故答案為：AC；
（3）選項(xiàng)A中，稀有氣體對平衡無影響，放出的熱量不變；
選項(xiàng)B，反應(yīng)從逆反應(yīng)開始，反應(yīng)吸收熱量；
選項(xiàng)C、D都有反應(yīng)物，達(dá)平衡時(shí)放出的熱量均小于Q₁KJ，
故答案為：A；
（4）平衡時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)減小了10%，設(shè)轉(zhuǎn)化了2xmolX，則有
                     2X（g）+Y（g）?Z（g）+W（g）
起始（mol）：4            6           0            0
轉(zhuǎn)化（mol）：2x          x          x            x
平衡（mol）：4-2x       6-x      x            x
$\frac{10-x}{10}$×100%=90%，
x=1mol，故反應(yīng)中放出的熱量為QKJ，
故答案為：Q；
（5）該條件下，恒壓與恒容相比，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間越短，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則X的質(zhì)量發(fā)生越小，
故答案為：N；＞；
（6）2mol X和1mol Y在容器M中反應(yīng)并達(dá)到平衡，x的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，
            2X（g）+Y（g）?Z（g）+W（g）
起始（mol）：2      1      0      0
轉(zhuǎn)化（mol）：1      0.5     0.5    0.5
平衡（mol）：1    0.5       0.5    0.5
則平衡時(shí)，c（X）=$\frac{（1-50%）×2mol}{1L}$=1mol/L，c（Y）=$\frac{0.5mol}{1L}$=0.5mol/L，c（Z）=c（W）=$\frac{0.5mol}{1L}$=0.5mol/L=0.5mol/L，k=$\frac{c（Z）c（W）}{{c}^{2}（X）c（Y）}$=$\frac{0.5×0.5}{{1}^{2}×0.5}$=0.5，所以其溫度是350℃，
故答案為：350．

點(diǎn)評 本題考查的化學(xué)平衡的有關(guān)知識，明確化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法、等效平衡、化學(xué)平衡的影響因素等知識點(diǎn)，注意恒容條件下，向體系中通入惰性氣體是否影響平衡移動(dòng)，為易錯(cuò)點(diǎn)，題目難度中等．