Question

Ⅰ．如圖所示，甲、乙之間的隔板K和活塞F都可左右移動，甲中充入2molA和1molB，乙中充入2molC和1molHe，此時K停在0處．在一定條件下發生可逆反應：2A（g）+B（g）?2C（g）； 反應達到平衡后，再恢復至原溫度．回答下列問題：
（1）達到平衡時，隔板K最終停留在0刻度左側a處，則a的取值范圍是

 

．
（2）若達到平衡時，隔板K最終停留在左側刻度1處，此時甲容積為2L，反應化學平衡常數為

 

，
（3）若達到平衡時，隔板K最終停留在左側刻度靠近0處，則乙中可移動活塞F最終停留在右側的刻度不大于

 

．
Ⅱ．若一開始就將K、F固定，其它條件均不變，則達到平衡時：
（1）測得甲中A的轉化率為b，則乙中C的轉化率為

 

；
（2）假設乙、甲兩容器中的壓強比用d表示，則d的取值范圍是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算

專題：

分析：Ⅰ．（1）該反應正向為體積縮小的反應，當物質的量不變時平衡，此時隔板K、F不再移動，根據可逆反應的特征分析；
（2）根據化學平衡常數表達式的概念，結合條件中給出的可逆反應方程式解答；
（3）根據等效平衡和可逆反應的特征判斷；
Ⅱ．（1）體積固定，恒溫、恒壓容器中，兩邊達到平衡的狀態相同，乙中的氦氣對平衡無影響；體積不變，兩邊轉化結果相同，左邊甲容器中A轉化了2b，右邊乙容器中含有2b的C，依據轉化率概念計算得到；
（2）根據壓強之比等于氣體物質的量之比，依據極值分析判斷．

解答： 解：Ⅰ．（1）根據反應式2A（g）+B（g）?2C（g） 可知反應達平衡時氣體物質的量減小，當物質的量不變時平衡，此時隔板K、F不再移動，當乙中沒有He氣時，甲中充入2molA、1molB，與乙中充入2molC到達平衡狀態時，為等效的，即兩邊氣體的物質的量相等，隔板應位于中間0處，此后向乙中再充入1molHe氣，會使乙中氣體壓強增大，隔板向甲的方向移動，會使甲中的反應向正向移動，再次到達平衡時，隔板位于a處，通過觀察，當反應未開始時隔板位于0處，每一個格相當于0.5mol氣體．隔板在a處時，甲中的氣體為0.5×（6-a）mol．
設甲中反應到達平衡時，有xmolB發生反應，
           2A（g）+B（g）?2C（g）
開始（mol）  2      1       0  
轉化（mol）   2x     x       2x
平衡（mol）  （2-2x）  （1-x）   2x
（2-2x）+（1-x）=（6-a）×0.5     0.5a=x
當B完全反應時，x=1，a取最大，即a=2
2molA和1molB完全反應時生成2molC，根據可逆反應不能進行到底可知：K停留在0～2之間某位置，
故答案為：0＜a＜2；
（2）根據題中的條件，當到達平衡時，隔板位于左側1處，則說明乙端的相當有7個格，即乙中平衡時氣體的物質的量為3.5mol，其中He為1mol．
設乙中到達平衡時有ymolC反應
            2C（g）?2A（g）+B（g）
開始（mol）  2         0       0       
轉化（mol）   y         y      

1

2

y
平衡（mol）  （2-y）    y      

1

2

y 
（2-y）+y+

1

2

y=2.5    y=1，
則甲中C的物質的量為1mol，A的物質的量為1mol，B的物質的量為0.5mol，甲容積為2L，
根據化學平常數表達式的概念，生成物濃度計量系數次方的乘積與反應物濃度計量系數次方的乘積的比值，K=

c2(C)

c2(A)?c(B)

=

0．52

0．52×0.25

=4，
故答案為：4；    
（3）根據題中信息可知，甲和乙是在恒溫恒壓條件下的反應，屬于等效平衡，若平衡時K停留在0處，說明甲中平衡混合物為3mol，如乙平衡不移動，乙中為C和He，共4mol，體積為8，F應停留在8處，但因為等同于此時再向乙中通入1molHe，2C（g）?2A（g）+B（g），會使乙中氣體壓強增大，隔板向甲的方向移動，則活塞F應停留在右側不大于8處，
故答案為：8；
Ⅱ．（1）體積固定，恒溫、恒壓容器中，兩邊達到平衡的狀態相同，乙中的氦氣對平衡無影響；體積不變，兩邊轉化結果相同，左邊甲容器中甲中A的轉化率為b，則A轉化了2b，右邊乙容器中含有2b的C物質，乙中C的轉化率=

2-2b

2

=1-b；
故答案為：1-b；
（2）此題仍要考慮兩種極限情況，即乙、甲完全轉化與乙、甲完全不轉化，當乙完全不轉化、甲完全轉化時，恒容，d=

P乙

P甲

=

n乙

n甲

=

3

2

；當乙完全轉化、甲完全不轉化時，恒容，d=

P乙

P甲

=

n乙

n甲

=

4

3

，因此d的取值范圍是

4

3

＜d＜

3

2

，
故答案為：

4

3

＜d＜

3

2

．

點評：本題綜合系統的考查了化學平衡的基本知識，平衡狀態的判斷，化學平衡移動原理的應用，化學平衡的計算等知識，注意分析反應的可逆性特征和兩容器壓強相等，這兩個角度是解答該題的關鍵，題目較難．