Question

在一固定容積為2L的密閉容器中加入2molA和3molB，保持溫度為30℃，在催化劑存在的條件下進行下列反應：2A（g）+3B（g）?3C（g），2分鐘達到平衡，生成1.5mol C，此時，平衡混合氣中C的體積分數為ω₁；若將溫度升高到70℃后，其他條件均不變，當反應重新達到平衡時，C的物質的量為2.1mol，體積分數為ω₂，請回答下列問題，
（1）該反應在30℃時平衡常數K₁=

 

，焓變△H

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）該反應在30℃時平衡混合氣中C的體積分數為ω₁=

 

；從反應開始到達到化學平衡狀態(tài)時v（A）=

 

mol/（L?min）
（3）該反應在70℃時平衡常數為K₂，則 K₁

 

K₂（填“＞”、“=”或“＜”）
（4）可以判斷2A（g）+3B（g）?3C（g） 反應已經達到平衡的是

 

A．2v（B）=3v（A）                     
B．密閉容器中總壓強不變
C．n（A）：n（B）：n（C）=2：3：3        
D．混合氣體的平均相對分子質量不再改變．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學平衡專題

分析：（1）2min達平衡，平衡時C為1.5mol，據此利用三段式計算平衡時各組分的平衡濃度，代入平衡常數表達式計算；由題意可知，升高溫度平衡時C的物質的量增大，說明升高溫度平衡向正反應移動，故正反應為吸熱反應；
（2）根據平衡時C的物質的量，利用差量法計算反應混合物減少的物質的量，進而計算平衡時反應混合物的總的物質的量，再根據體積分數定義計算；
根據v=

△n V

△t

 計算v（C），再利用速率之比等于化學計量數之比計算v（A）；
（3）升高溫度平衡向正反應方向移動，說明溫度越高平衡常數越大；
（4）化學反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變、含量不變，由此衍生的一些物理量也不變，據此結合選項判斷．

解答： 解：（1）2min達平衡，平衡時C為1.5mol，C的平衡濃度為

1.5mol

2L

=0.75mol/L，則：
             2A（g）+3B（g）?3C（g）
開始（mol/L）：1      1.5      0
變化（mol/L）：0.5    0.75     0.75
平衡（mol/L）：0.5    0.75     0.75
故30℃平衡常數k=

0.753

0．52×0.753

=4，
由題意可知，升高溫度平衡時C的物質的量增大，說明升高溫度平衡向正反應移動，故正反應為吸熱反應，即△H＞0，
故答案為：4；＞；
（2）30℃時平衡時C的物質的量為1.5mol，則：
2A（g）+3B（g）?3C（g）物質的量減少△n
                3              2
                1.5mol         1mol
故平衡時反應混合物總的物質的量為2mol+3mol-1mol=4mol，C的體積分數ω₁=

1.5mol

4mol

×100%=37.5%，
v（C）=

1.5mol 2L

2min

=0.375mol/（L?min），率之比等于化學計量數之比，所以v（A）=

2

3

v（C）=

2

3

×0.375mol/（L?min）=0.25mol/（L?min）；
故答案為：37.5%；0.25；
（3）升高溫度平衡向正反應方向移動，說明溫度越高平衡常數越大，故K₁＜K₂，故答案為：＜；
（4）A．未指明正逆速率，不能說明到達平衡，故A錯誤；
B．隨反應進行，反應混合物的物質的量減小，壓強降低，密閉容器中總壓強不變，說明到達平衡，故B正確；
C．混合氣體的總質量不變，容器的體積不變，容器中混合氣體的密度始終不變，不能說明到達平衡，故C錯誤；
D．混合氣體的總質量不變，隨反應進行，反應混合物的物質的量減小，混合氣體的平均相對分子質量減小，當混合氣體的平均相對分子質量不再改變，說明到達平衡，故D正確；
E．平衡時各組分的物質的量之比不一定等于化學計量數之比，與開始的物質的量及轉化率有關，當n（A）：n（B）：n（C）=2：3：3，不能說明到達平衡，故E錯誤；
故答案為：BD．

點評：本題考查化學平衡的有關計算、化學平衡常數、平衡狀態(tài)的判斷、反應速率的計算等，題目綜合性較大，難度中等，注意基礎知識的理解掌握．