在T℃條件下,向1L固定體積的密閉容器M中加入2mol X和1molY,發(fā)生如下反應:
2X(g)+Y(g)?aZ(g)+W(g)△H=-Q kJ?mol-1(Q>0)
當反應達到平衡后,反應放出的熱量為Q1kJ,物質X的轉化率為α;若平衡后再升高溫度,混合氣體的平均相對分子質量減。
已知:該反應的平衡常數(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
請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />(1)化學計量數(shù)a的值為
 

(2)寫出該反應平衡常數(shù)K的表達式
 
(a必須用具體的值表示).
(3)X的轉化率α=
 
(用含Q、Q1的代數(shù)式表示).
(4)在300℃發(fā)生上述反應,以表中的物質的量投入到相同的恒容反應器中,其中向正反應方向轉化的有
 
(選填A、B、C、D、E).
n(X) N(Y) N(Z) N(W)
A 1 5 2 3
B 2 2 1 1
C 3 3 0 6
D 0.5 2 1 1
E 1 0.3 2 2
(5)若在某溫度下,2molX和1mol Y在該容器中反應達平衡,X的平衡轉化率為50%,則該溫度為
 
℃.
(6)維持T℃條件不變,若在一個和原容器體積相等的恒壓容器N中,加入2mol X和1molY發(fā)生如上反應并達平衡,則
 
(選填M或N)容器中的反應先達到平衡狀態(tài),容器中X的質量分數(shù)M
 
N(選填>、<、=符號).
考點:化學平衡的計算
專題:化學平衡專題
分析:(1)反應是放熱反應,若平衡后再升高溫度,平衡向吸熱反應方向進行,混合氣體的平均相對分子質量減小,氣體質量守恒,說明逆向反應是氣體物質的量增大的反應,2+1>a+1,a<2;
(2)依據(jù)化學平衡常數(shù)概念書寫,生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積;
(3)依據(jù)轉化率=
反應量
起始量
×100%,結合反應熱量變化列式計算;
(4)反應在同一容器內進行,體積相同,方程式中各物質的化學計量數(shù)都是1,所以在計算中均可用物質的量數(shù)值代替濃度數(shù)值,求出此時的濃度商Qc,平衡向正反應方向移動,濃度商小于平衡常數(shù);
(5)依據(jù)化學平衡三段式列式計算平衡常數(shù)對比表中數(shù)據(jù)判斷;
(6)依據(jù)恒溫恒壓溶液中反應達到平衡狀態(tài)過程中是氣體壓強減小的反應,為保持恒壓反應過程中N中壓強大于M容器中,反應速率和轉化率大于M容器.
解答: 解:(1)反應是放熱反應,若平衡后再升高溫度,平衡向吸熱反應方向進行,混合氣體的平均相對分子質量減小,氣體質量守恒,說明逆向反應是氣體物質的量增大的反應,2+1>a+1,a<2,所以a=1,
故答案為:1;
(2)2X(g)+Y(g)?aZ(g)+W(g),依據(jù)化學平衡常數(shù)概念化學平衡常數(shù)=
c(Z)×c(W)
c2(X)×c(Y)
,
故答案為:
c(Z)×c(W)
c2(X)×c(Y)

(3)向1L固定體積的密閉容器M中加入2mol X和1molY,發(fā)生如下反應設消耗X物質的量為m,當反應達到平衡后,反應放出的熱量為Q1kJ,
2X(g)+Y(g)?aZ(g)+W(g)△H=-Q kJ?mol-1(Q>0)
2                                 QKJ
m                                  Q1KJ
m=
2Q1
Q
mol,
則X的轉化率α=
2Q1
Q
2
×100%=
Q1
Q
×100%,
故答案為:
Q1
Q
×100%;
(4)濃度商Q=
c(Z)×c(W)
c2(X)×c(Y)
,分別計算后和300℃發(fā)生上述反應平衡常數(shù)為1比較分析判斷,體積為1L,所以物質的濃度用物質的量代替計算,
A、Q=
c(Z)×c(W)
c2(X)×c(Y)
=
2×3
12×5
=1=K,說明反應達到平衡狀態(tài),故A不符合;
B、Q=
c(Z)×c(W)
c2(X)×c(Y)
=
1×1
22×2
=0.125<1,說明反應正向進行,故B符合;
C、Q=
c(Z)×c(W)
c2(X)×c(Y)
=
0×6
12×1
=0<1,說明反應正向進行,故C符合;
D、Q=
c(Z)×c(W)
c2(X)×c(Y)
=
1×1
0.52×2
=2>1,說明平衡逆向進行,故D不符合;
E、Q=
c(Z)×c(W)
c2(X)×c(Y)
=
2×2
12×0.3
=13.3>1.說明平衡逆向進行,故E不符合;
故答案為:BC;
(5)若在某溫度下,2molX和1mol Y在該容器中反應達平衡,X的平衡轉化率為50%,
                   2X(g)+Y(g)?Z(g)+W(g),
起始量(mol/L)      2       1       0      0
變化量(mol/L) 2×50%=1     0.5     0.5    0.5
平衡量(mol/L)     1        0.5      0.5    0.5
K=
c(Z)×c(W)
c2(X)×c(Y)
=
0.5×0.5
12×0.5
=0.5
依據(jù)表中平衡常數(shù)數(shù)據(jù)分析,對應溫度為350℃,
故答案為:350;
(6)恒溫恒壓溶液中反應達到平衡狀態(tài)過程中是氣體壓強減小的反應,為保持恒壓反應過程中N中壓強大于M容器中,反應速率和轉化率大于M容器,維持T℃條件不變,若在一個和原容器體積相等的恒壓容器N中,加入2mol X和1molY發(fā)生如上反應并達平衡,N容器中反應速率快先達到平衡狀態(tài),N容器中壓強大于M容器中,轉化率大于M容器,所以容器中X的質量分數(shù)M中大,
故答案為:N;>.
點評:本題考查了化學平衡移動原理的應用,化學平衡常數(shù)計算,化學平衡影響因素的分析判斷,平衡計算方法,注意平衡常數(shù)隨溫度變化,掌握基礎是關鍵,題目難度中等.
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.
 
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