Question

Ⅰ．如下圖所示，甲、乙之間的隔板K和活塞F都可左右自由移動(dòng)，甲充入2molA和1molB，乙中充入2molC和1molHe，只有A為有色氣體，此時(shí)K停在O處．在一定條件下發(fā)生逆反應(yīng)：2A（g）+B（g）?2C（g）△H＜0；反應(yīng)達(dá)到平衡后，再恢復(fù)至原溫度．回答下列問(wèn)題：
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

 

，若升高溫度，平衡常數(shù)K將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）可根據(jù)

 

現(xiàn)象來(lái)判斷甲、乙都已達(dá)到平衡．
（3）達(dá)到平衡時(shí)，隔板K最終停留在0刻度左側(cè)a處，則a的取值范是

 

．
（4）若達(dá)到平衡時(shí)，隔板K最終停留在左側(cè)刻度1處，則甲中C的物質(zhì)的量為

 

mol．
Ⅱ．接上題，若一開(kāi)始就將K、F同定，其他條件均與Ⅰ相同，請(qǐng)完成下列問(wèn)題：
（1）當(dāng)甲中的下列物理量不再變化時(shí)，能表明甲中反應(yīng)已達(dá)平衡的是

 

A．混合氣體的壓強(qiáng)
B．混合氣體的密度
C．B的物質(zhì)的量濃度
D．氣體的總物質(zhì)的量
（2）達(dá)到平衡時(shí)，甲、乙中C的物質(zhì)的量的關(guān)系是

 

（填“甲＞乙”或“甲＜乙”或“甲=乙”）：若平衡時(shí)測(cè)得甲中A的轉(zhuǎn)化率為b，則乙中C的轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的概念，結(jié)合條件中給出的可逆反應(yīng)方程式解答；根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡、化學(xué)平常數(shù)的影響解決，故答案為：減�。�
（2）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的概念，結(jié)合題中的條件解決，故答案為：K、F不再移動(dòng)或甲中的顏色不再發(fā)生變化．
（3）根據(jù)等效平衡的原理及可逆反應(yīng)的特點(diǎn)，結(jié)合化學(xué)平衡的計(jì)算，采用極端假設(shè)的方法解決．
（4）根據(jù)（3）中的解析，將a的值換成1，進(jìn)行計(jì)算即可．
Ⅱ_? （1）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷．
A_? 2A（g）+B（g）?2C（g）△H＜0是一個(gè)反應(yīng)前后氣體計(jì)量系數(shù)不相等的可逆反應(yīng)，壓強(qiáng)的變化可以作為平衡的標(biāo)準(zhǔn)．故答案A正確．
B_? 根據(jù)混合氣體的密度等于混合氣體的質(zhì)量與混合氣體的比值，即密度的概念判斷．故答案B錯(cuò)．
C_? 根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)與濃度的關(guān)系判斷．故答案C正確．
D_? 根據(jù)物質(zhì)的量與壓強(qiáng)的關(guān)系，壓強(qiáng)與化學(xué)平衡狀態(tài)的關(guān)系判斷．故答案D正確．
（2）根據(jù)影響化學(xué)平衡的條件解決，恒溫、恒容條件下，通入“惰氣”對(duì)平衡無(wú)影響；根據(jù)化學(xué)平衡計(jì)算，結(jié)合轉(zhuǎn)化率的概念解決．

解答：解：Ⅰ．（1）根據(jù)化學(xué)平常數(shù)表達(dá)式的概念，生成物濃度計(jì)量系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度計(jì)量系數(shù)次方的乘積的比值解決，故答案為

c2(C)

c2(A)?c(B)

．
（2）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷條件，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度保持不變，甲、乙兩裝置中到達(dá)平衡時(shí)，氣體A的濃度保持不變，因此甲中的顏色保持不變，同時(shí)甲、乙中氣體的量保持不變，因此K、F不再發(fā)生移動(dòng)．故答案為：K、F不再移動(dòng)或甲中氣體的顏色不再發(fā)生變化．
（3）當(dāng)乙中沒(méi)有He氣時(shí)，甲中充入2molA、1molB，與乙中充入2molC到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，為等效的，即兩邊氣體的物質(zhì)的量相等，隔板應(yīng)位于中間0處，此后向乙中再充入1molHe氣，會(huì)使乙中氣體壓強(qiáng)增大，隔板向甲的方向移動(dòng)，會(huì)使甲中的反應(yīng)向正向移動(dòng)，再次到達(dá)平衡時(shí)，隔板位于a處，通過(guò)觀察，當(dāng)反應(yīng)未開(kāi)始時(shí)隔板位于0處，每一個(gè)格相當(dāng)于0.5mol氣體．隔板在a處時(shí)，甲中的氣體為0.5×（6-a）mol．
設(shè)甲中反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，有xmolB發(fā)生反應(yīng)，
           2A（g）+B（g）?2C（g）
開(kāi)始（mol）  2      1       0  
轉(zhuǎn)化（mol）   2x     x       2x
平衡（mol）  （2-2x）  （1-x）   2x
（2-2x）+（1-x）=（6-a）×0.5
  0.5a=x
當(dāng)B完全反應(yīng)時(shí)，x=1，a取最大，即a=2
故答案為：0＜a＜2
（4）根據(jù)題中的條件，當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡時(shí)，隔板位于左側(cè)1處，則說(shuō)明乙端的相當(dāng)有7個(gè)格，即乙中平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量為3.5mol，其中He為1mol．
設(shè)乙中到達(dá)平衡時(shí)有ymolC反應(yīng)
            2C（g）?2A（g）+B（g）
開(kāi)始（mol）  2         0       0       
轉(zhuǎn)化（mol）   y         y      

1

2

y
平衡（mol）  （2-y）    y      

1

2

y 
（2-y）+y+

1

2

y=2.5
y=1
故答案為：1
Ⅱ_?（1）化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，在概念的基礎(chǔ)上，延伸為，只要是物理量由變量到定量，即可作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)．在恒溫恒容的條件下，進(jìn)行分析，甲中：
A_? 反應(yīng)開(kāi)始前，物質(zhì)的量為3mol，反應(yīng)開(kāi)始后，平衡右移，氣體減少，壓強(qiáng)降低，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)即到達(dá)平衡狀態(tài)，故A正確．
B_? 應(yīng)為容器的體積不變，充入的氣體的量固定，根據(jù)氣體密度的關(guān)系式ρ=

m

V

，混合氣體的密度是一個(gè)定值，不能作為判斷平衡狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)，故B不正確
C_? 由于甲的體積固定，當(dāng)反應(yīng)開(kāi)始后，氣體的物質(zhì)的量減小，濃度降低，當(dāng)濃度不變時(shí)，即到達(dá)平衡狀態(tài)．故答案C正確
D_? 由于甲的體積不變，反應(yīng)開(kāi)始，氣體的物質(zhì)的量減小，壓強(qiáng)降低，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，即氣體的物質(zhì)的量不變，到達(dá)平衡狀態(tài)．故答案C正確
故選A、C、D
（2）由于甲、乙兩邊的體積不變，滿足恒溫、恒容條件，在乙中通入惰性氣體，對(duì)平衡無(wú)影響，絕對(duì)轉(zhuǎn)化后，滿足甲、乙兩端反應(yīng)到達(dá)平衡后是等效的，即兩端到達(dá)平衡后，每種組成分的量相同，故答案為：甲=乙，
根據(jù)化學(xué)平衡的計(jì)算、及達(dá)到平衡時(shí)甲、乙兩端的平衡是等效的．
先求甲中達(dá)到平衡時(shí)，A、B、C的平衡量
           2A（g）+B（g）?2C（g）
開(kāi)始（mol）  2      1       0  
轉(zhuǎn)化（mol）   2b     xb      2b
平衡（mol）  （2-2b）  （1-b）   2b
設(shè)乙中到達(dá)平衡時(shí)C的轉(zhuǎn)化率為ω，則有
           2C（g）?2A（g）+B（g）
開(kāi)始（mol）  2         0       0       
轉(zhuǎn)化（mol）   2?ω       2?ωω
平衡（mol）  （2-2ω）    2ωω  
則有：2-2ω=2b
ω=1-b
故答案為：ω=1-b

點(diǎn)評(píng)：本題是一個(gè)好題，它綜合系統(tǒng)的考查了化學(xué)平衡的基本知識(shí)，平衡狀態(tài)的判斷，化學(xué)平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用，化學(xué)平衡的計(jì)算等知識(shí)，作這類題目，一定要將基本理論掌握的很熟練，同時(shí)認(rèn)真審題，將題目中的條件與基本理論有機(jī)的結(jié)合在一起，以加強(qiáng)分析解決問(wèn)題的能力．