Question

2．已知2A（g）+B（g）?2C（g）△H=-a kJ/mol（a＞0），在一個有催化劑的固定容積的容器中加入2mol A和1mol B，在500℃時充分反應達平衡后C的濃度為w mol/L，放出熱量為b kJ．
（1）下表為不同溫度下該反應的平衡常數．由此可推知，表中T₁＜T₂（填“＞”“=”或“＜”）．

T/K	T1	T2	T3
K	1.00×107	2.45×105	1.88×103

若在原來的容器中，只加入2mol C，500℃時充分反應達平衡后，吸收熱量為c kJ，C的濃度=（填“＞”、“=”或“＜”）w mol/L，a、b、c之間滿足何種關系a=b+c（用代數式表示）．
（2）在相同條件下要想得到2a kJ熱量，加入各物質的物質的量可能是D．
A．4mol A和2mol B               B．4mol A、2mol B和2mol C
C．4mol A和4mol B               D．6mol A和4mol B
（3）為使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的是C．
A．及時分離出C氣體     B．適當升高溫度C．增大B的濃度         D．選擇高效催化劑
（4）若將上述容器改為恒壓容器（反應前體積相同），起始時加入2mol A和1mol B，500℃時充分反應達平衡后，放出熱量為d kJ，則d＞b（填“＞”“=”或“＜”）．
（5）在一定溫度下，向一個容積可變的容器中，通入3mol A和2mol B及固體催化劑，使之反應，平衡時容器內氣體壓強為起始時的90%．保持同一反應溫度，在相同容器中，將起始物質的量改為4mol A、3mol B和2mol C，則平衡時A的百分含量不變（填“不變”“變大”“變小”或“無法確定”）．

Answer 1

分析 可逆反應中反應物不能全部轉化為生成物；
（1）該反應為放熱反應，升高溫度平衡逆移，K減小；若在原來的容器中，只加入2molC，全部轉化為AB分別為2molA和1molB，則與原平衡時等效平衡，平衡時濃度相同；正向反應和逆向反應的轉化率之和為100%
（2）由反應方程式可知生成2mol的C時放熱a kJ，想得到2a kJ熱量，則需生成4molC；由于反應是可逆反應，不可能完全進行到底，所以要得到4molC，A與B物質的量必須要多于4mol和2mol；
（3）根據影響速率和平衡的因素分析；
（4）恒壓條件下，由于始終保持較大壓強，轉化的越多，放出熱量較多，原平衡隨反應進行，壓強降低．恒壓容器（反應器開始體積相同），相同溫度下起始加入2molA和1molB，等效為在原平衡的基礎上增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，據此判斷；
（5）恒壓容器中通入3molA和2molB及固體催化劑，使之反應，平衡時容器內氣體物質的量為起始時的90%．保持同一反應溫度，在相同容器中，將起始物質的量改為4mol A、3mol B和2mol C，轉化為起始量，2A（g）+B（g）?2C（g），相當于起始量為6molA和4molB，是原來起始量的2倍，恒壓容器中達到相同平衡狀態；

解答 解：已知2A（g）+B（g）?2C（g），△H=-a kJ•mol^-1（a＞0），該反應為可逆反應，可逆反應中反應物不能全部轉化為生成物，則在一個有催化劑的固定容積的容器中加入2molA和1molB，在500℃時充分反應達平衡后C的濃度為wmol/L，則w＜2，所以放出熱量為小于akJ，即a＞b；
（1）該反應為放熱反應，升高溫度平衡逆移，K減小，由表中數據可知，T₁時K大，則T₁時溫度低，故T₁＜T₂；若在原來的容器中，只加入2molC，全部轉化為AB分別為2molA和1molB，則與原平衡時等效平衡，平衡時濃度相同，所以平衡時C的濃度等于wmol/L；正向反應和逆向反應的轉化率之和為100%，則正向反應放熱與逆向反應放熱之和為a kJ，所以a=b+c；
故答案為：＜；=；a=b+c；
（2）由反應方程式可知生成2mol的C時放熱a kJ，想得到2a kJ熱量，則需生成4molC；由于反應是可逆反應，不可能完全進行到底，所以要得到4molC，A與B物質的量必須要多于4mol和2mol，選項中只有D項符合；
故答案為：D．
（3）為使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動
A．及時分離出C氣體，生成物的濃度減小，則反應速率減小，故A錯誤；
B．適當升高溫度，平衡逆向移動，速率增大，故B錯誤；
C．增大B的濃度，平衡正向移動，反應速率增大，故C正確；
D．選擇高效催化劑，反應速率增大，平衡不移動，故D錯誤；
故答案為：C；
（4）由于給定反應是一個氣體體積減小的反應，恒壓條件下，相當給原平衡加壓，平衡正向移動，轉化率變大，放出熱量增多，d＞b；
故答案為：＞；
（5）恒壓容器中通入3molA和2molB及固體催化劑，使之反應，平衡時容器內氣體物質的量為起始時的90%．保持同一反應溫度，在相同容器中，將起始物質的量改為4mol A、3mol B和2mol C，轉化為起始量，2A（g）+B（g）?2C（g），相當于起始量為6molA和4molB，是原來起始量的2倍，恒壓容器中達到相同平衡狀態，平衡時A的百分含量不變；
故答案為：不變；

點評 本題考查等效平衡、反應熱的計算、化學平衡狀態的判斷以及平衡的移動的知識等，題目綜合性強，難度中等，注意把握等效平衡的原理．