Question

在T℃時，向1 L固定體積的密閉容器M中加入2 mol X和1 mol Y，發(fā)生如下反應：2X(g)＋Y(g) aZ(g)＋W(g) ΔH＝－Q kJ/mol(Q＞0)；該反應達到平衡后，放出的熱量為Q₁ kJ，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)量減小。
請回答下列問題：
(1)化學計量數(shù)a的值為________。
(2)下列能說明該反應達到了化學平衡狀態(tài)的是________(填序號)。
a．容器內(nèi)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2 mol X、1 mol Y和1 mol Ar(稀有氣體不參與反應)，則反應達到平衡后放出的熱量是________kJ。
(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2 mol X和1 mol Y，發(fā)生題給反應并達到平衡，則________(填“M”或“N”)容器中的反應先達到平衡狀態(tài)，容器中X的質(zhì)量分數(shù)M________N(填“＞”、“＜”或“＝”)。
(5)已知：該反應的平衡常數(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，2 mol X和1 mol Y在容器M中反應并達到平衡，X的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則該溫度為________℃。
(6)維持T℃溫度不變，若起始時向容器M中加入4 mol X和6 mol Y，反應達到平衡時容器內(nèi)的分子數(shù)目減少10%，則反應中放出的熱量為________kJ。

Answer 1

（14分）(1)1  (2)ac  (3)Q₁  (4) N  >   (5)  350   (6) Q

試題分析：（1）該反應是一個放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減小。由于混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，氣體的質(zhì)量不變，則氣體反應物計量數(shù)之和大于氣體生成物計量數(shù)之和，所以a只能等于1。
（2）在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學平衡狀態(tài)，據(jù)此可以判斷。a、由于反應前后氣體的化學計量數(shù)之和不相等，因此在反應過程中壓強是變化的，而平衡時壓強不再發(fā)生變化，所以當壓強不再發(fā)生變化時，可以說明達到平衡狀態(tài)，故a正確；b、密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，由于是在固定體積的容器中反應，在反應過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，則無論是否達到平衡狀態(tài)，密度都不變，故b錯誤；c、反應達到平衡狀態(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、反應物和生成物都是氣體，無論是否達到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)氣體的質(zhì)量都一定，故d錯誤，答案選ac。
（3）若起始時向容器M中加入2molX、1molY和1molAr（稀有氣體不參與反應），X和Y的濃度不變，所以其轉(zhuǎn)化率不變，該反應達到平衡狀態(tài)時，放出的熱量不變?yōu)镼₁kJ。
（4）由于正方應是體積減小的可逆反應，即在恒溫恒容條件下，容器內(nèi)氣體的壓強是減小的。所以該條件下，恒壓與恒容相比，相當于增大壓強，壓強越大，反應速率越大，反應到達平衡的時間越短，即N容器首先達到平衡狀態(tài)。增大壓強平衡向正反應方向移動，則X的質(zhì)量分數(shù)減小，即M>N。
（5）2molX和1molY在容器M中反應并達到平衡，x的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則平衡時，c(X)＝(1?50%)×2moL÷1L＝1mol/L。根據(jù)方程式可知平衡時c(Y)＝1mol/L－1mol/L×＝0.5mol/L。生成Z、W的濃度c(Z)＝c(W)＝2mol/L×50%×＝0.5mol/L。則根據(jù)化學平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值可知，平衡常數(shù)K＝＝＝0.5，所以根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知其溫度是350℃。
（6）同一容器中，物質(zhì)的分子數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比，當反應達到平衡時容器內(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) ΔH＝－Q kJ/mol可知，當氣體的物質(zhì)的量減少1mol時參加反應的X的物質(zhì)的量是2mol，所以反應中放出的熱量為QkJ。