Question

5．在一個(gè)容積固定不變的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），已知將2molA和1molB
充入該容器中，反應(yīng)在某溫度下達(dá)到平衡時(shí)，C的物質(zhì)的量為Wmol，C在平衡混合氣體中體積分?jǐn)?shù)為n%．
（1）若把2molA和1molB充入該容器時(shí)，處于狀態(tài)Ⅰ，達(dá)到平衡時(shí)處于狀態(tài)Ⅱ（如圖），則該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)．

（2）若降低原平衡體系溫度，當(dāng)再次達(dá)到平衡后，測得兩次平衡條件下混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量未發(fā)生改變，試解釋形成這種結(jié)果的可能原因是M（D）=原平衡狀態(tài)的相對(duì)分子質(zhì)量．
（3）若將原容器改為容積可變的容器，在一定溫度和常壓下，將2molA和1molB充入該容器中，建立平衡之后，B的物質(zhì)的量濃度為a mol/L．
Ⅰ、現(xiàn)持續(xù)增大壓強(qiáng)，當(dāng)：
①當(dāng)壓強(qiáng)為原來1.5倍時(shí)，B的平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度為m mol/L，測得m＜1.5a；
②當(dāng)壓強(qiáng)為原來10倍時(shí)，B的平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度為n mol/L，測得n＞10a；
試解釋形成第②種結(jié)果的可能原因是A轉(zhuǎn)化為非氣態(tài)，增大壓強(qiáng)，平衡左移．
Ⅱ、再將2molA和1molB充入該容器中，則反應(yīng)速率（Y）與時(shí)間（X）關(guān)系圖象可表示為A．

（4）若維持該題原條件不變，僅從生成物開始配比，要求達(dá)到平衡時(shí)，C的物質(zhì)的量仍為Wmol．則D的起始物質(zhì)的量n（D） 應(yīng)滿足的條件是n（D）＞$\frac{2-W}{2}$．（用含有W的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析 （1）若把2mol A和1mol B充入該容器時(shí)，處于狀態(tài)Ⅰ，達(dá)到平衡時(shí)處于狀態(tài)Ⅱ，分析圖象可知，變化過程中隨壓強(qiáng)增大，氣體體積不變，說明D變化為氣體，反應(yīng)放熱；
（2）若降低原平衡體系溫度，當(dāng)再次達(dá)到平衡后，測得兩次平衡條件下混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量未發(fā)生改變，依據(jù)平均相對(duì)分子質(zhì)量=$\frac{m}{n}$分析，反應(yīng)生成的D相對(duì)分子質(zhì)量等于原平衡狀態(tài)的相對(duì)分子質(zhì)量；
（3）Ⅰ、2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），在一定溫度和常壓下，將2mol A和1mol B充入該容器中，建立平衡之后，B的物質(zhì)的量濃度為a mol/L，當(dāng)壓強(qiáng)為原來1.5倍時(shí)，B的平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度為m mol/L，體積變化應(yīng)為1.5a，實(shí)際測得m＜1.5a，說明平衡正向進(jìn)行；當(dāng)壓強(qiáng)為原來10倍時(shí)，B的平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度為n mol/L，體積變化引起的濃度變化濃度應(yīng)變化為10a，反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，n＜10a，而實(shí)際測定結(jié)果測得n＞10a，證明平衡逆向進(jìn)行，只能是增大壓強(qiáng)，結(jié)合反應(yīng)前后氣體變化可知，可能A變化為非氣體才符合；
Ⅱ、若將原容器改為容積可變的容器，在一定溫度和常壓下，將2mol A和1mol B充入該容器中，建立平衡之后，B的物質(zhì)的量濃度為a mol/L，再將2mol A和1mol B充入該容器中，為保持恒壓，體積增大，壓強(qiáng)減小，最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)，所以加入物質(zhì)瞬間，正反應(yīng)速率增大，體積增大，逆反應(yīng)速率減小，反應(yīng)進(jìn)行過程中，體積縮小，平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大，最后達(dá)到平衡狀態(tài)；據(jù)此分析此反應(yīng)速率（Y）與時(shí)間（X）圖象關(guān)系；
（4）采用極限法求出D的物質(zhì)的量，恒溫恒容條件下，達(dá)到平衡后濃度不變說明是相同的化學(xué)平衡，反應(yīng)是體積改變的反應(yīng)，把物質(zhì)都換算成方程式一邊的物質(zhì)，等量等效的原則進(jìn)行計(jì)算判斷．

解答 解：（1）體積不變，壓強(qiáng)增大，說明溫度升高，該反應(yīng)是個(gè)放熱反應(yīng)，
故答案為：放熱；
（2）若降低原平衡體系溫度，當(dāng)再次達(dá)到平衡后，測得兩次平衡條件下混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量未發(fā)生改變，形成這種結(jié)果的可能原因是D的摩爾質(zhì)量和原平衡狀態(tài)的平均摩爾質(zhì)量相同，即M（D）=原平衡狀態(tài)的相對(duì)分子質(zhì)量；
故答案為：M（D）=原平衡狀態(tài)的相對(duì)分子質(zhì)量；
（3）I、2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），在一定溫度和常壓下，將2mol A和1mol B充入該容器中，建立平衡之后，B的物質(zhì)的量濃度為a mol/L，當(dāng)壓強(qiáng)為原來1.5倍時(shí)，B的平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度為m mol/L，體積變化應(yīng)為1.5a，實(shí)際測得m＜1.5a，說明平衡正向進(jìn)行；當(dāng)壓強(qiáng)為原來10倍時(shí)，B的平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度為n mol/L，體積變化引起的濃度變化濃度應(yīng)變化為10a，反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，n＜10a，而實(shí)際測定結(jié)果測得n＞10a，證明平衡逆向進(jìn)行，只能是增大壓強(qiáng)，結(jié)合反應(yīng)前后氣體變化可知，可能A變化為非氣體才符合；
故答案為：A轉(zhuǎn)化為非氣態(tài)，增大壓強(qiáng)，平衡左移；
Ⅱ、若將原容器改為容積可變的容器，在一定溫度和常壓下，將2mol A和1mol B充入該容器中，建立平衡之后，B的物質(zhì)的量濃度為a mol/L，再將2mol A和1mol B充入該容器中，為保持恒壓，體積增大，壓強(qiáng)減小，最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)，所以CD錯(cuò)誤；所加入物質(zhì)瞬間，正反應(yīng)速率增大，體積增大，逆反應(yīng)速率減小，隨反應(yīng)進(jìn)行氣體體積減小，平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大，最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)；
故答案為：A；
（4）在一個(gè)容積固定不變的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），已知將2mol A和1mol B充入該容器中，反應(yīng)在某溫度下達(dá)到平衡時(shí)，C的物質(zhì)的量為W mol，C在平衡混合氣體中體積分?jǐn)?shù)為n%，若維持該題條件不變，僅從生成物開始配比，要求達(dá)到平衡時(shí)，C的物質(zhì)的量仍為Wmol．則D的起始物質(zhì)的量n（D）應(yīng)滿足的條件是：
若維持容器的體積和溫度不變，按不同配比加入起始物質(zhì)，達(dá)到平衡時(shí)，C的濃度仍是Wmol，可以是2molA，1molB的起始量，逆向進(jìn)行可以是2molC，最少1molD，固體對(duì)平衡無影響；平衡時(shí)C的物質(zhì)的量為Wmol；C消耗的物質(zhì)的量為（2-W）mol，需要D物質(zhì)的量為$\frac{2-W}{2}$mol；
反應(yīng)從逆反應(yīng)方向開始，則D的起始物質(zhì)的量應(yīng)滿足的條件是n（D）＞$\frac{2-W}{2}$mol；
故答案為：n（D）＞$\frac{2-W}{2}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡影響因素分析，圖象分析判斷方法，平衡移動(dòng)原理，平衡常數(shù)分析判斷，等效平衡的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度較大．