Question

20．可逆反應：A（g）+2B（g）═2C（g）△H=-Q kJ/mol．現(xiàn)有甲、乙兩個容積相等且不變的密閉容器，向甲容器中充入1mol A和2mol B，在一定條件下達到平衡時放出的熱量為Q₁ kJ；在相同條件下向乙容器中充入2mol C，達到平衡后吸收的熱量為Q₂ kJ．已知Q₁=9Q₂，下列敘述中正確的是（　　）

• A． Q₁=Q
• B． 平衡時甲中C的體積分數(shù)比乙中小
• C． 達到平衡時，甲中A的轉(zhuǎn)化率為90%
• D． Q₁+Q₂＞Q

Answer 1

分析 由于1mol A和2mol B完全反應可以生成2molC，所以甲乙兩個體系的平衡狀態(tài)是一樣的，即對應氣體的濃度完全相同． 對于同一可逆反應，相同條件下，正反應的反應熱與逆反應的反應熱，數(shù)值相等，符號相反，1mol A和2mol B完全反應時放熱Q，則2molC完全分解時吸熱也是Q，
根據(jù)三段式利用x表示出平衡時甲容器內(nèi)反應混合物各組分的物質(zhì)的量為 A（1-x ）mol、B（2-2x ）mol、C2xmol，放出熱量Q₁=xQkJ；
則乙容器反應混合物各組分的物質(zhì)的量也是為A（1-x ）mol、B（2-2x ）mol、C2xmol，所以分解的C的物質(zhì)的量為（2-2x）mol，吸收熱量（1-x）QkJ，利用Q₁=9Q₂，列放出求出x的值，據(jù)此分析解答．

解答 解：A、由于1mol A和2mol B完全反應可以生成2molC，所以甲乙兩個體系的平衡狀態(tài)是一樣的，即對應氣體的濃度完全相同． 對于同一可逆反應，相同條件下，正反應的反應熱與逆反應的反應熱，數(shù)值相等，符號相反，1mol A和2mol B完全反應時放熱Q，則2molC完全分解時吸熱也是Q，
假設甲容器中的參加反應的A的物質(zhì)的量為xmol，所以：
對于甲容器：A（g）+2B（g）═2C（g）△H=-Q kJ/mol
起始（mol）：1      2          0
變化（mol）：x     2x         2x
平衡（mol）：1-x   2-2x       2x
所以Q₁=xQkJ，
乙容器反應混合物各組分的物質(zhì)的量也是為A（1-x ）mol、B（2-2x ）mol、C2xmol，所以分解的C的物質(zhì)的量為（2-2x）mol，
對于乙容器：A（g）+2B（g）═2C（g）△H=-Q kJ/mol，故吸收的熱量Q₂=$\frac{2-2x}{2}$×QkJ=（1-x）QkJ，
所以Q₁=0.9Q，故A錯誤；
B、甲乙容器中達到的平衡是相同平衡，所以平衡時甲中C的體積分數(shù)與乙相等，故B錯誤；
C、根據(jù)A的解答，甲中A的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.9}{1}$=90%，故C正確；
D、根據(jù)A的解答，Q₁+Q₂=Q，故D錯誤；
故選C．

點評 本題考查了化學平衡的計算，題目難度較大，注意等效平衡的應用，解答該題時利用三段式法較為直觀，試題綜合性強，旨在培養(yǎng)學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力，有利于培養(yǎng)學生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力．