Question

把2.5mol A和2.5mol B混合盛入2L容積的密閉容器里發生反應3A（g）+B（g）?x C（g）+2D（g），經5s后反應達平衡．在此5s內C的平均反應速率為0.2mol?L^-1?s^-1，同時生成1mol D．試求：
（1）試算x的值；
（2）達平衡時B的轉化率；
（3）若達平衡時，該反應放出Q kJ的熱量，寫出該反應的熱化學方程式；
（4）若溫度和壓強維持不變，達平衡時容器內氣體的體積是多少？

Answer 1

分析：（1）根據v（C）=

△n V

△t

的公式變形計算生成的C的物質的量，利用化學計量數之比等于物質的量之比計算x的值；
（2）根據方程式計算參加反應的B的物質的量，再利用轉化率的定義計算；
（3）根據（2）的計算可知參加反應的B的物質的量，進而計算1molB反應時放出的熱量，再根據熱化學方程式的書寫原則進行書寫；
（4）計算反應后混合氣體的物質的量之和，恒溫恒壓下，體積之比之比等于物質的量之比，據此計算．

解答：解：（1）5s內C的平均反應速率為0.2mol?L^-1?s^-1，同時生成1molD，故生成的C的物質的量為5s×0.2mol?L^-1?s^-1×2L=2mol，化學計量數之比等于物質的量之比，故x：2=2mol：1mol，解得x=4，
答：x的值為4；
（2）由方程式3A（g）+B（g）?4C（g）+2D（g）可知，參加反應的B的物質的量為1mol×

1

2

=0.5mol，故B的轉化率為

0.5mol

2.5mol

×100%=20%，
答：平衡時B的轉化率為20%；
（3）0.5molB反應放出的熱量為QkJ，故1molB反應放出的熱量為QkJ×

1mol

0.5mol

=2QkJ，故該反應的熱化學方程式為3A（g）+B（g）?4 C（g）+2D（g）△H=-2Q kJ?mol^-1，
答：該反應的熱化學方程式為3A（g）+B（g）?4 C（g）+2D（g）△H=-2Q kJ?mol^-1；
（4）反應生成1molD，則：
     3A（g）+B（g）?4 C（g）+2D（g） 氣體物質的量增大△n
                               2        2
                               1mol     1mol
故平衡時混合氣體的物質的量為2.5mol+2.5mol+1mol=6mol，恒溫恒壓下，體積之比之比等于物質的量之比，令平衡時的體積為V，則5mol：6mol=2L：V，解得V=2.4L，
答：達平衡時容器內氣體的體積為2.4L．

點評：本題考查化學平衡的有關計算，難度中等，注意（3）中熱化學方程式的書寫的關鍵是計算反應熱．