Question

6．在T℃時，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）?aZ（g）+W（g）△H=-Q kJ/mol（Q＞0）；該反應(yīng)達(dá)到平衡后，放出的熱量為Q₁kJ，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�。�
請回答下列問題：
（1）化學(xué)計量數(shù)a的值為1．
（2）下列能說明該反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)的是ac（填序號）．
a．容器內(nèi)氣體的壓強一定b．容器內(nèi)氣體的密度一定
c．容器內(nèi)Z的分子數(shù)一定d．容器內(nèi)氣體的質(zhì)量一定
（3）維持T℃溫度不變，若起始時向容器M中加入2mol X、1mol Y和1mol Ar（稀有氣體不參與反應(yīng)），則反應(yīng)達(dá)到平衡后放出的熱量是Q₁kJ．若起始時向容器M中加入4mol X和6mol Y，反應(yīng)達(dá)到平衡時容器內(nèi)的分子數(shù)目減少10%，則反應(yīng)中放出的熱量為QkJ．
（4）維持T℃溫度不變，若在一個和原容器體積相等的恒壓容器N中加入2mol X和1mol Y，發(fā)生題給反應(yīng)并達(dá)到平衡，則N（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（填“＞”、“＜”或“=”）．
（5）已知：該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化情況如表所示：

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)并達(dá)到平衡，X的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則該溫度為350℃．

Answer 1

分析 （1）該反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減小，則氣體反應(yīng)物計量數(shù)之和大于氣體生成物計量數(shù)之和；
（2）當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理性不變，以此解答該題；
（3）反應(yīng)物的濃度不變，則其轉(zhuǎn)化率不變，放出的熱量不變；根據(jù)減少的分子數(shù)計算參加反應(yīng)的X的物質(zhì)的量，根據(jù)X和反應(yīng)熱之間的關(guān)系式計算；
（4）該條件下，恒壓與恒容相比，相當(dāng)于增大壓強，增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動，壓強越大，反應(yīng)速率越大，據(jù)此判斷到達(dá)平衡時間，根據(jù)平衡移動方向判斷X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（5）計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）該反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減小，則氣體反應(yīng)物計量數(shù)之和大于氣體生成物計量數(shù)之和，所以a=1，
故答案為：1；
（2）a、由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計量數(shù)之和不相等，則平衡時壓強不再發(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錯誤；
c、反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，物質(zhì)的濃度、含量、質(zhì)量等不再發(fā)生變化，則平衡時容器內(nèi)Z分子數(shù)一定，故c正確；
d、反應(yīng)物和生成物都是氣體，無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)氣體的質(zhì)量都一定，故d錯誤．
故答案為：ac；
（3）若起始時向容器M中加入2mol X、1mol Y和1mol Ar（稀有氣體不參與反應(yīng)），X和Y的濃度不變，所以其轉(zhuǎn)化率不變，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，放出的熱量不變?yōu)镼₁，同一容器中，物質(zhì)的分子數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時容器內(nèi)的分子數(shù)目減少10%時，氣體的物質(zhì)的量減少10%，即氣體的物質(zhì)的量減少（4+6）mol×10%=1mol，根據(jù)2X（g）+Y（g）?Z（g）+W（g）知，當(dāng)氣體的物質(zhì)的量減少1mol時參加反應(yīng)的X的物質(zhì)的量是2mol，則反應(yīng)中放出的熱量為QkJ，故答案為：Q₁；Q；
（4）該條件下，恒壓與恒容相比，相當(dāng)于增大壓強，壓強越大，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)到達(dá)平衡的時間越短，增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動，則X的質(zhì)量發(fā)生越小，
故答案為：N；＞；
（5）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%，則平衡時，c（X）=$\frac{（1-50%）×2mol}{1L}$=1mol/L，C（Y）=$\frac{1mol-1mol×\frac{1}{2}}{1L}$=0.5mol/L，c（Z）=c（W）=$\frac{\frac{1}{2}×（2×50%）mol}{1L}$=0.5mol/L，k=$\frac{0.5×0.5}{0.5×1{\;}^{2}}$=0.5，所以其溫度是350℃，
故答案為：350．

點評 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，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，為易錯點．