Question

2．一定溫度下，將3mol A氣體和1mol B氣體通入一密閉容器中，發生如下反應：3A（g）+B（g）?xC（g），若容器體積固定為2L，反應1min時測得容器中剩余2.4mol A，此時C的濃度為0.2mol/L，計算：
（1）1min內，B的平均反應速率為0.1mol/（L．min），x=2；
（2）若反應經2min達到平衡，平衡時C的濃度＜0.4mol/L（填“＞”、“＜”或“=”，不考慮反應中的熱效應）；
（3）平衡混合物中，C的體積分數為20%，則A的轉化率是多少？（寫出具體的計算過程）．

Answer 1

分析 利用三段法，抓住“化學計量數之比=反應速率之比=變化的濃度之比”進行計算．
（1）求出B的變化濃度，由公式V=△C/△t，可解得V（B）=0.1mol/（L．min）．
再利用“化學計量數之比=變化的濃度之比”即可求出x=2．
（2）隨反應進行，反應物濃度減小，反應速率減小．推出：若反應經2min達到平衡，平衡時C的濃度＜0.4mol/L．
（3）利用“三段法”求出A的轉化濃度，再利用轉化率（α）=轉化濃度/起始濃度×100%，解得：α（A）=33%．

解答 解：根據題目條件，起始濃度分別為：c（A）=3mol÷2L=1.5mol/L；c（B）=1mol÷2L=0.5mol/L；反應1min時，c（A）=2.4mol÷2L=1.2mol/L，
根據三段法，
                   3A（g）+B（g）?xC（g）
起始濃度（mol/L）：1.5     0.5      0
轉化濃度（mol/L）：0.3     0.1     0.2
1min時濃度（mol/L）：1.2    0.4     0.2
（1）由公式v=$\frac{△c}{△V}$得；V（B）=0.1mol/L÷1min=0.1mol/（L．min），因為“化學計量數之比=變化的濃度之比”，
即$\frac{3}{x}$=$\frac{△c}{△V}$=0.3mol/L÷0.2mol/L=$\frac{3}{2}$，所以x=2．
故答案為：0.1mol/（L．min）；2；
   （2）根據“化學計量數之比=反應速率之比”，前1min內，V（B）/V（C）=1/2，得出V（C）=0.2mol/（L．min）；2min后，由公式V=△C/△t得，△C=V△t=0.2mol/（L．min）×2min=0.4mol/L，但隨反應進行，反應物濃度減小，反應速率減小．所以，若反應經2min達到平衡，平衡時C的濃度＜0.4mol/L．
故答案為：＜．
（3）設平衡時，C的物質的量濃度為2x，根據三段法列出如下關系：
                        3A（g）+B（g）?2C（g）
起始濃度（mol/L）：1.5     0.5      0
變化濃度（mol/L）：3x       x       2x
平衡濃度（mol/L）：1.5-3x    0.5-x    2x
根據題意得：2x÷（1.5-3x+0.5-x+2x）×100%=20%
解得：3x=0.5mol/L 
根據：轉化率（α）=轉化濃度/起始濃度×100%
則A的轉化率=（0.5mol/L÷1.5mol/L）×100%=33%．
故答案為：設平衡時，C的物質的量濃度為2x，
                   3A（g）+B（g）?2C（g）
起始濃度（mol/L）：1.5     0.5      0
變化濃度（mol/L）：3x       x       2x
平衡濃度（mol/L）：1.5-3x    0.5-x    2x
根據題意得：2x÷（1.5-3x+0.5-x+2x）×100%=20%
解得：3x=0.5mol/L 
則A的轉化率=（0.5mol/L÷1.5mol/L）×100%=33%．

點評 本題較基礎．“三段法”是化學反應速率與平衡題目中的最重要的解題方法，是學生必須掌握的，要根據題目要求列出對應的三段，按要求進行解答．