Question

【題目】將等物質的量的A、B混合于2 L的密閉容器中，發生如下反應：3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)，經5 min后，測得D的濃度為0.5 mol·L-1，c(A)∶c(B)=3∶5，C的平均反應速率為0.1 mol·L-1·min-1。求：

(1)5 min后B的濃度c(B)=________mol·L-1，反應開始前容器中的A、B的物質的量：n(A)=n(B)=________mol。

(2)A的平均反應速率：v(A)=________mol·L-1·min-1。

(3)x的值為________。

(4)下列敘述能表明該反應已達平衡狀態的是_________(填序號)。

①A的物質的量濃度不變

②3v正(A)=v逆(B)

③混合氣體總物質的量不變

④反應物和生成物同時存在，反應體系中四種物質的物質的量均相等

Answer 1

【答案】1.25 3 0.15 2 ①

【解析】

(1)恒容條件下，濃度的變化等于化學計量數的變化，結合平衡時c(A)∶c(B)=3∶5及容器的容積是2 L計算反應開始時A、B的物質的量；

(2)根據v(A)=計算；

(3)濃度變化量之比等于化學計量數之比；

(4)根據平衡時任何組分的物質的量濃度不變、化學反應速率不變、含量不變分析。

(1)由方程式可知△c(B)=△c(D)=×0.5 mol/L =0.25 mol/L，△c(A)=△c(D)=×0.5 mol/L =0.75 mol/L，開始時A、B起始濃度相等，假設反應開始時二者濃度都為x mol/L，則(x-0.75)：(x-0.25)=3：5，解得x=1.5，則5 min時B的濃度為c(B)=1.5 mol/L-0.25 mol/L=1.25 mol/L，反應開始時容器中A、B的物質的量為n=c·V=1.5 mol/L×2 L=3 mol；

(2)由于△c(A)=△c(D)=×0.5 mol/L=0.75 mol/L，所以v(A)==0.15 mol/(L·min)；

(3)濃度變化量之比等于化學計量數之比，則x：2=0.1 mol/(Lmin)×5 min：0.5 mol/L，解得x=2；

(4)①反應在恒容密閉容器中進行，若A的物質的量濃度不變，則反應達到平衡狀態，①正確；

②任何時刻都存在關系：v正(A)=3v正(B)，若3v正(A)=v逆(B)，則v逆(B)=3v正(A)=9v正(B)，逆反應速率大于正反應速率，化學平衡逆向移動，不是平衡狀態，②錯誤；

③該反應是反應前后氣體體積不變的反應，因此任何時刻氣體的物質的量都不變，不能據此判斷反應是否處于平衡狀態，③錯誤；

④反應物和生成物同時存在，反應體系中四種物質的物質的量均相等，反應可能處于平衡狀態，也可能未處于平衡狀態，④錯誤；

故合理選項是①。