Question

將等物質的量的A、B混合于2L的密閉容器中，發生如下反應：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），經5min后，測得D的濃度為0.5mol?L^-1，C的平均反應速率是0.1mol/（L．min），且此時A、B的物質的量濃度之比為3：5．求：
（1）此時A的濃度為    ．反應開始前放入容器中A、B的物質的量   
（2）B的平均反應速率   
（3）x的值是多少    ．
（4）下列敘述能證明該反應已達到化學平衡狀態的是    ．
A．溶器內壓強不再發生變化
B．A的體積分數不再發生變化
C．容器內氣體 分子總數不再發生變化
D．相同時間內消耗3nmolA的同時消耗nmolB
E．混合氣體的平均相對分子質量不再變化．

Answer 1

【答案】分析：（1）依據化學反應速率概念計算物質反應生成的物質的量，結合平衡三段式列式計算得到；
（2）速率之比等于化學方程式中計量數之比，計算得到B表示的化學反應速率；
（3）化學復印紙反應生成的CD物質的量之比等于化學方程式中物質的量之比計算得到；
（4）依據化學平衡狀態是在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態分析判斷．
解答：解：（1）C的平均反應速率是0.1mol/（L．min），則生成C是1mol，生成D的物質的量為1mol，根據變化量之比是相應的化學計量數之比可知，x=2．則
                   3A（g）+B（g）?2C（g）+2D（g）
起始量（mol）       n      n         0      0
轉化量（mol）       1.5    0.5       1.0    1.0
平衡量（mol）     n-1.5   n-0.5    1.0    1.0
所以有（n-1.5）：（n-0.5）=3：5
解得n=3mol，所以此時A物質的濃度是=0.75mol/L；
故答案為：0.75mol/L；3mol；
（2）反應速率之比是相應的化學計量數之比，所以B物質的反應速率是=0.05mol/（L．min），故答案為：0.05mol/（L．min）；
（3）C的平均反應速率是0.1mol/（L．min），則生成C是1mol，生成D的物質的量為1mol，根據變化量之比是相應的化學計量數之比可知，x=2，故答案為：2；
（4）在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態；
A、3A（g）+B（g）?2C（g）+2D（g）反應前后氣體體積沒有發生改變，反應過程中和平衡狀態下，壓強始終不變，所以壓強不變不能說明化學反應達到平衡，故A不符合；
B、依據平衡概念，A的體積分數不再發生變化，說明反應達到平衡，故B符合；
C、反應前后氣體體積不變，氣體分子數不變，反應過程中和平衡狀態下，容器內氣體分子總數始終不發生變化，不能證明反應達到平衡，故C不符合；
D、相同時間內消耗3nmolA的同時消耗nmolB，反應速率的方向是相同的，速率之比是相應的化學計量數之比，因此D中的關系始終是成立，故D不符合；
E、平均相對分子質量=，反應前后氣體物質的量不變，氣體質量不變，反應過程中和平衡狀態下混合氣體的平均相對分子質量不變，所以混合氣體的平均相對分子質量不變不再變化不能證明反應達到平衡，故E不符合；
故選B．
點評：本題考查了化學平衡的計算應用，平衡狀態的判斷分析，速率之比等于化學方程式中計量數之比是解題關鍵，題目難度中等．