Question

20．向一個體積可變的密閉容器中充入3mol A、1mol B，發生如下反應：3A（g）+B（s）?2C（s）+3D（g）．在T°C時達到平衡，測得混合氣體中D的物質的量為2.0mol．請填寫下列空白：
（1）若在T°C時容器體積為10L，反應經2min達到平衡，則以D物質濃度變化表示的化學反應速率為0.1mol/（L．min），達平衡時A物質的轉化率為66.7%，T°C時該反應的化學平衡常數K為8．
（2）若壓縮容器增大壓強，則逆反應的速率增大，容器中A的體積分數不變（填“增大”“減小”或“不變”）．
（3）若相對分子質量M（B）＜2M（C），溫度升高時混合氣體的平均相對分子質量減小，則正反應吸熱（填“吸熱”或“放熱”）．
（4）在最初的容器中改充2.0mol C、6.0mol D，溫度保持不變，要使反應達平衡時D的濃度為1.0mol•L^-1，則容器的體積是4L．

Answer 1

分析 向一個體積可變的密閉容器中充入3mol A、1mol B，在T°C時達到平衡，測得混合氣體中D的物質的量為2.0mol，則：
            3A（g）+B（s）?2C（s）+3D（g）
起始量（mol）：3                       0
變化量（mol）：2                       2
平衡量（mol）：1                       2
（1）根據v=$\frac{△c（D）}{△t}$計算v（D），A的轉化率=$\frac{反應的A的物質的量}{A的起始物質的量}$×100%，反應前后氣體的物質的量不變，用物質的量代替濃度代入K=$\frac{{c}^{3}（D）}{{c}^{3}（A）}$計算平衡常數；
（2）增大壓強反應速率增大，反應前后氣體的化學計量數不變，平衡不移動；
（3）反應氣體混合氣體總的物質的量不變，溫度升高時混合氣體的平均相對分子質量減小，說明升高溫度，混合氣體的總質量減小，由于相對分子質量M（B）＜2M（C），故升高溫度平衡向正反應方向移動；
（4）設轉化時D為xmol，表示出平衡時A、D的物質的量，根據平衡常數列方程，再計算平衡時D的物質的量，再根據V=$\frac{n}{c}$計算體積．

解答 解：向一個體積可變的密閉容器中充入3mol A、1mol B，在T°C時達到平衡，測得混合氣體中D的物質的量為2.0mol，則：
           3A（g）+B（s）?2C（s）+3D（g）
起始量（mol）：3                     0
變化量（mol）：2                     2
平衡量（mol）：1                     2
（1）v（D）=$\frac{\frac{2mol}{10L}}{2min}$=0.1mol/（L．min），A的轉化率=$\frac{2mol}{3mol}$×100%=66.7%，反應前后氣體的物質的量不變，用物質的量代替濃度計算平衡常數，則K=$\frac{{c}^{3}（D）}{{c}^{3}（A）}$=$\frac{{2}^{3}}{{1}^{3}}$=8，
故答案為：0.1mol/（L．min）；66.7%；8；
（2）增大壓強正、逆反應速率都增大，反應前后氣體的化學計量數不變，平衡不移動，容器中D的體積分數不變，
故答案為：增大；不變；
（3）反應氣體混合氣體總的物質的量不變，溫度升高時混合氣體的平均相對分子質量減小，說明升高溫度，混合氣體的總質量減小，由于相對分子質量M（B）＜2M（C），故升高溫度平衡向正反應方向移動，則正反應為吸熱反應，
故答案為：吸熱；
（4）設轉化時D為xmol，則：
           3A（g）+B（s）?2C（s）+3D（g）
起始量（mol）：0                     6
變化量（mol）：x                     x
平衡量（mol）：x                     6-x
則$\frac{（6-x）^{3}}{{x}^{3}}$=8，解得x=2，故平衡時D為（6-2）mol=4mol，故平衡時D濃度為1mol/L，則容器的體積=$\frac{4mol}{1mol/L}$=4L，
故答案為：4．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、反應速率計算等，（4）中由于反應前后氣體的物質的量不變，壓強不影響平衡移動，可以利用等效平衡解答，難度中等．