Question

【題目】恒溫時，將2 mol A和2 mol B氣體投入固定容積為2 L的密閉容器中發生反應：2A(g)+B(g)xC(g)+D(s)，10 s時，測得A的物質的量為1.7 mol，0～10 s內C的反應速率為0.0225 mol·L－1·s－1；40 s時反應恰好處于平衡狀態，此時B的轉化率為20%。請填寫下列空白：

(1)x=________；

(2)平衡時容器中B的體積分數為________；

(3)該溫度下此反應的平衡常數表達式為_____________，數值是__________；

(4)下列各項能表示該反應達到平衡狀態的是________________________；

A．消耗A的物質的量與生成D的物質的量之比為2∶1

B．容器中A、B的物質的量n(A)∶n(B) =2∶1

C．氣體的平均相對分子質量不再變化

D．壓強不再變化

E．氣體密度不再變化

Answer 1

【答案】3 40% 0.75 CE

【解析】

(1)根據A的起始的物質的量及10 s時的物質的量計算A反應的物質的量，利用C物質的速率計算△n(C)，根據物質的量變化量之比等于化學計量數之比計算x的值；

(2)根據B的轉化率計算出參加反應的B的物質的量，利用物質反應轉化關系計算平衡時各組成的物質的量，進而計算平衡時總的物質的量，再利用體積分數等于計算B的體積分數，注意D是固體；

(3)平衡常數指生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值；

計算出平衡時各組分的濃度，代入平衡常數表達式計算平衡常數，注意D是固體；

(4)表示該反應達到平衡狀態是正逆反應速率相同，各成分的含量保持不變。

(1)A的物質的量變化量△n(A)=2 mol-1.7 mol=0.3 mol，△n(C)=0.0225 mol/(Ls)×10 s×2 L=0.45 mol，根據物質的量變化量之比等于化學計量數之比，則0.3 mol：0.45 mol=2：x，解得x=3；

(2)平衡時參加反應的B的物質的量為2 mol×20%=0.4 mol，則根據反應方程式2A(g)+B(g)3C(g)+D(s)中物質反應轉化關系，可知A反應的物質的量為0.8 mol，反應產生C的物質的量為1.2 mol，則平衡時各種氣體的物質的量n(A)=2 mol-0.8 mol=1.2 mol，n(B)=2mol-0.4 mol=1.6 mol，n(C)=1.2 mol，所以平衡時B的體積分數為×100%=40%；

(3)可逆反應2A(g)+B(g)3C(g)+D(s)的平衡常數K=，由(2)中計算可知，平衡時A、B、C的濃度分別為c(A)==0.6 mol/L，c(B)==0.8 mol/L，c(C)==0.6 mol/L，所以平衡常數K==0.75；

(4)A．消耗A的物質的量與生成D的物質的量之比為2：1，只能表示反應正向進行，不能據此判斷反應是否處于平衡狀態，A不符合題意；

B．容器中A、B的物質的量 n(A)：n(B)=2：1，不能表示正、逆反應速率相同，反應可能處于平衡狀態，也可能未處于平衡狀態，B不符合題意；

C．反應前后氣體質量變化，而氣體的物質的量不變，氣體的平均相對分子質量不再變化，說明反應正、逆反應速率相同，反應達到平衡狀態，C符合題意；

D．反應時氣體體積不變的反應，壓強不再變化不能怎么反應達到平衡，D不符合題意；

E．密度等于氣體質量除以氣體體積，反應前后氣體體積不變，反應中生成的D是固體，氣體密度不再變化說明反應達到平衡，E符合題意；

故合理選項是CE。