Question

12．恒溫時，將2molA和2molB氣體投入固定容積為2L密閉容器中發生反應：2A（g）+B（g）?xC （g）+D（s），10s時，測得A的物質的量為1.7mol，C的反應速率為0.0225mol•L^-1•s^-1；40s時反應恰好處于平衡狀態，此時B的轉化率為20%．請填空：
（1）x=3
（2）從反應開始到10s，B的平均反應速率為0.0075mol•L^-1•s^-1
（3）平衡時容器中B的體積分數為40%
（4）該溫度下此反應的平衡常數表達式為$\frac{{c}^{3}（C）}{{c}^{2}（A）×c（B）}$
（5）下列各項能表示該反應達到平衡狀態是CE
A．消耗A的物質的量與生成D的物質的量之比為2：1
B．容器中A、B的物質的量 n（A）：n（B）=2：1
C．氣體的平均相對分子質量不再變化
D．壓強不再變化
E．氣體密度不再變化．

Answer 1

分析 （1）10s內△n（A）=0.3mol，△n（C）=0.0225mol•L^-1•s^-1×10s×2L=0.45mol，根據物質的量變化量之比等于化學計量數之比計算x的值；
（2）利用速率之比等于化學計量數之比計算v（B）；
（3）反應前后氣體的總物質的量不變，結合B的轉化率計算平衡時B的物質的量，而計算B的體積分數；
（4）化學平衡常數是指：一定溫度下，可逆反應到達平衡時，生成物的濃度系數次冪之積與反應物的濃度系數次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學平衡常數中寫出；
（5）可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等且保持不變，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達平衡．

解答 解：（1）10s內△n（A）=2mol-1.7mol=0.3mol，△n（C）=0.0225mol•L^-1•s^-1×10s×2L=0.45mol，物質的量變化量之比等于化學計量數之比，則2：x=0.3mol：0.45mol，解得x=3，
故答案為：3；
（2）由于速率之比等于化學計量數之比，則v（B）=$\frac{1}{3}$v（C）=$\frac{1}{3}$×0.0225mol•L^-1•s^-1=0.0075mol•L^-1•s^-1，
故答案為：0.0075mol•L^-1•s^-1；
（3）40s時反應恰好處于平衡狀態，此時B的轉化率為20%，反應的B為2mol×20%=0.4mol，平衡時B為2mol-0.4mol=1.6mol，反應前后氣體的總物質的量不變，則B的體積分數為$\frac{1.6mol}{2mol+2mol}$×100%=40%，
故答案為：40%；
（4）2A（g）+B（g）?xC （g）+D（s）的化學平衡常數表達式K=$\frac{{c}^{3}（C）}{{c}^{2}（A）×c（B）}$，
故答案為：$\frac{{c}^{3}（C）}{{c}^{2}（A）×c（B）}$；
（5）A．消耗A的物質的量與生成D的物質的量之比始終為2：1，不能說明到達平衡，故A錯誤；
B．平衡時各組分物質的量之比不一定等于化學計量數之比，且A、B起始物質的量為1：1，二者按2：1反應，平衡時二者物質的量之比不可能為2：1，故B錯誤；
C．反應前后混合氣體物質的量不變，隨反應計算混合氣體總質量減小，氣體的平均相對分子質量不再變化，說明混合氣體總質量不變，反應到達平衡，故C正確；
D．反應前后混合氣體物質的量不變，恒溫恒容下，壓強始終不變，故D錯誤；
E．隨反應計算混合氣體總質量減小，恒容條件下密度減小，氣體密度不再變化說明反應到達平衡，故E正確，
故選：CE．

點評 本題考查了化學平衡的計算、反應速率、平衡常數、化學平衡狀態判斷，注意判斷平衡的物理量應隨反應進行發生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達平衡．