Question

11．可逆反應(yīng)2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），△H=-Q kJ/mol（Q＞0）．
（1）若甲、乙是體積均為1L的恒容密閉容器，一定溫度下，甲中充入4mol A、2mol B，乙中充入1mol A、0.5mol B、3mol C和1.5mol D，達(dá)到平衡時(shí)甲、乙兩容器中C的體積分?jǐn)?shù)均為0.4，回答下列問題：
①若甲、乙兩容器中A的物質(zhì)的量濃度相等，則x=2，平衡時(shí)B的體積分?jǐn)?shù)為0.2，乙中反應(yīng)開始時(shí)向逆向進(jìn)行（填“正向”、“逆向”、“不移動(dòng)”）．
②若x值與①中相同，只改變乙中充入D的量，欲使反應(yīng)維持向①中方向進(jìn)行且平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)仍為0.4，則D的起始物質(zhì)的量應(yīng)滿足的條件是n（D）≥2mol；
（2）若x=3，一定溫度下，將2mol A、1mol B充入體積為V的恒容容器甲，將6mol C、2mol D充入體積為2V的恒壓容器乙，一段時(shí)間后兩容器均達(dá)平衡狀態(tài)，回答下列問題：
①達(dá)平衡時(shí)，甲中壓強(qiáng)=乙中壓強(qiáng)（填“＞”、“=”或“＜”），從乙中移走3mol C，再次平衡后，甲中C的濃度＞乙中C濃度（填“＞”、“=”、“＜”）；
②達(dá)平衡時(shí)，甲容器放出的熱量為Q₁，乙容器中吸收熱量為Q₂，已知Q₁=4Q₂，則甲、乙兩容器中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率W_甲：W_乙=8：1．

Answer 1

分析 （1）①平衡時(shí)甲、乙兩容器中C的體積分?jǐn)?shù)均為0.4，且甲、乙兩容器中A的物質(zhì)的量濃度相等，則甲、乙為完全等效平衡，完全轉(zhuǎn)化到右邊滿足C的物質(zhì)的量相等，據(jù)此計(jì)算x的值；
設(shè)甲中參加反應(yīng)B的物質(zhì)的量為ymol，利用三段式表示出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，再根據(jù)C的體積分?jǐn)?shù)列方程計(jì)算解答；
甲、乙平衡時(shí)對應(yīng)各組分的物質(zhì)的量相等，結(jié)合乙中A或B或C的物質(zhì)的量與平衡時(shí)物質(zhì)的量相對大小判斷反應(yīng)進(jìn)行方向；
②若x值與①中相同，只改變乙中充入D的量，欲使反應(yīng)維持向①中方向進(jìn)行且平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)仍為0.4，與乙為等效平衡，由于D為固體，D的物質(zhì)的量增大不影響平衡移動(dòng)，D的起始物質(zhì)的量應(yīng)為甲完整轉(zhuǎn)化到右邊生成的D的物質(zhì)的量；
（2）若x=3，一定溫度下，將2mol A，1mol B充入體積為V的恒容容器中，將6mol C，2mol D充入體積為2V的恒壓容器乙，一段時(shí)間后兩容器均達(dá)平衡狀態(tài)，
①開始時(shí)，兩容器內(nèi)氣體的總濃度相等，溫度相等，則起始壓強(qiáng)相等，若x=3，平衡前后氣體總物質(zhì)的量不變，反應(yīng)中保持壓強(qiáng)不變，將乙轉(zhuǎn)化到左邊得到4mol A，2mol B，與甲中對應(yīng)組分的濃度相等，則為等效平衡，平衡時(shí)對應(yīng)組成的濃度相等，從乙中移走3molC，等效為在甲中平衡的基礎(chǔ)上移走3molC，則平衡時(shí)乙中C的濃度減�。�
②根據(jù)反應(yīng)熱計(jì)算甲中B、乙中C參加反應(yīng)的物質(zhì)的量，再表示出轉(zhuǎn)化率，可以計(jì)算轉(zhuǎn)化率之比．

解答 解：（1）①平衡時(shí)甲、乙兩容器中C的體積分?jǐn)?shù)均為0.4，且甲、乙兩容器中A的物質(zhì)的量濃度相等，則甲、乙為完全等效平衡，完全轉(zhuǎn)化到右邊滿足C的物質(zhì)的量相等，則：4×$\frac{x}{2}$=1×$\frac{x}{2}$+3，解得x=2；
設(shè)甲中參加反應(yīng)B的物質(zhì)的量為ymol，則：
           2A（g）+B（g）?2C（g）+4D（s）
開始（mol）：4      2       0
轉(zhuǎn)化（mol）：2y     y       2y
平衡（mol）：4-2y   2-y     2y
則$\frac{2y}{4-2y+2-y+2y}$=0.4，解得y=1，平衡時(shí)B的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{（2-y）mol}{（6-y）mol}$×100%=$\frac{2-1}{6-1}$=0.2；
甲、乙平衡時(shí)對應(yīng)各組分的物質(zhì)的量相等，甲平衡時(shí)A為（4-2y）mol=（4-2）mol=2mol，乙中充入1mol A，小于平衡時(shí)2mol，故反應(yīng)逆向進(jìn)行，
故答案為：2；0.2；逆向；
②若x值與①中相同，只改變乙中充入D的量，欲使反應(yīng)維持向①中方向進(jìn)行且平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)仍為0.4，與乙為等效平衡，由于D為固體，D的物質(zhì)的量增大不影響平衡移動(dòng)，D的起始物質(zhì)的量應(yīng)為甲完整轉(zhuǎn)化到右邊生成的D的物質(zhì)的量，而甲完全轉(zhuǎn)化可以得到D為4mol×$\frac{1}{2}$=2mol，故乙中D的起始物質(zhì)的量n（D）≥2mol，
故答案為：n（D）≥2mol；
（2）①開始時(shí)，兩容器內(nèi)氣體的總濃度相等，溫度相等，則起始壓強(qiáng)相等，若x=3，平衡前后氣體總物質(zhì)的量不變，反應(yīng)中保持壓強(qiáng)不變，則達(dá)平衡時(shí)，甲中壓強(qiáng)=乙中壓強(qiáng)；
將乙轉(zhuǎn)化到左邊得到4mol A，2mol B，與甲中對應(yīng)組分的濃度相等，容器內(nèi)壓強(qiáng)相等，則為等效平衡，平衡時(shí)對應(yīng)組成的濃度相等，從乙中移走3molC，等效為在甲中平衡的基礎(chǔ)上移走3molC，則平衡時(shí)乙中C的濃度減小，即再次平衡后，甲中C的濃度＞乙中C的濃度，
故答案為：=；＞；
②達(dá)平衡時(shí)，甲容器放出的熱量為Q₁，乙容器中吸收熱量為Q₂，已知Q₁=4Q₂，則甲中參加反應(yīng)B為$\frac{4{Q}_{2}}{Q}$mol，甲中轉(zhuǎn)化率W_甲=$\frac{\frac{4{Q}_{2}}{Q}mol}{1mol}$=$\frac{4{Q}_{2}}{Q}$，乙中參加反應(yīng)C為3×$\frac{{Q}_{2}}{Q}$mol，乙中轉(zhuǎn)化率W_乙=$\frac{\frac{3{Q}_{2}}{Q}mol}{6mol}$$\frac{{Q}_{2}}{2Q}$，
甲、乙兩容器中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率W_甲：W_乙=$\frac{4{Q}_{2}}{Q}$：$\frac{{Q}_{2}}{2Q}$=8：1，
故答案為：8：1．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算，涉及等效平衡問題，需要學(xué)生理解掌握等效平衡規(guī)律，難度較大．