Question

12．現有容積為1L的恒溫恒容密閉容器，向其中加入2mol A氣體和2mol B氣體后發生如下反應：
A（g）+B（g）═C（g）△H=-a kJ•mol^-1，20s后，反應達到平衡狀態，生成1mol C氣體，放出熱量Q₁kJ．回答下列問題．
①計算20s內B氣體的平均化學反應速率為0.05mol/（L•s）．
②保持容器溫度和容積不變，若改為向其中加入1molC氣體，反應達到平衡時，吸收熱量Q₂kJ，則Q₁與Q₂的相互關系正確的是C（填字母）．
（A）Q₁+Q₂=a     （B） Q₁+2Q₂＜2a     （C）Q₁+2Q₂＞2a     （D）Q₁+Q₂＜a
③在原平衡基礎上，保持容器溫度和容積不變，向容器中再通入bmolA氣體（b＞0）時，v_（正）＞v_（逆）（填“＞”、“＜”或“=”），重新達平衡后，C氣體的平衡體積分數φ（C）=$\frac{1}{3}$，則b=1.33．

Answer 1

分析 ①根據反應速率v=$\frac{△c}{△t}$計算；
②加入1molA氣體和1molB氣體與加入1molC氣體是在保持恒溫、恒容情況下是等效平衡，加入2molA氣體和2molB氣體與加入1molA氣體和1molB氣體相比，相當于增大一倍的壓強，增大壓強，反應向體積縮小的方向正向移動；
③增加反應物的濃度平衡向正反應方向移動，由題意2molA氣體和2molB氣體生成1molC氣體，根據三段式求得平衡常數K=1，依據溫度不變，平衡常數不變進行解答．

解答 解：①容積為1L的恒溫恒容密閉容器，20s內生成1molC氣體，根據A（g）+B（g）?C（g）△H=-a kJ•mol^-1，B氣體減少1mol，濃度減少1.0 mol/L，c（B）=1.0mol/L，△t=20s，v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1.0mol/L}{20s}$=0.05mol/（L•s）；
故答案為：0.05mol/（L•s）；
②設加入1molA氣體和1molB氣體達到平衡時，放出的熱量為Q₃，根據等效平衡可知：保持容器溫度和容積不變，加入1molA氣體和1molB氣體與加入1molC氣體是等效的，則Q₂+Q₃=a=Q₁，又知保持容器溫度和容積不變，加入2molA氣體和2molB氣體與加入1molA氣體和1molB氣體相比，相當于增大一倍的壓強，A（g）+B（g）?C（g）從起始量分析，正反應是體積縮小的反應，增大壓強，反應向體積縮小的方向移動，所以平衡正向移動，所以放出的熱量Q₁＞2Q₃，所以Q₁ +2Q₂＞2a，所以選：C；
故答案為：C；
③在原平衡基礎上，保持容器溫度和容積不變，向容器中再通入bmolA氣體（b＞0）時，平衡正向移動，則v（正）＞ v（逆），由題意2molA氣體和2molB氣體生成1molC氣體，根據三段式：
             A（g）+B（g）=C（g）
開始（mol/L） 2    2     0
反應（mol/L） 1     1    1
平衡（mol/L） 1     1    1
平衡常數K=$\frac{c（C）}{c（A）c（B）}$=$\frac{1}{1×1}$=1，再通入bmolA氣體，溫度不變，平衡常數不變，根據三段式：
              A（g）+B（g）=C（g）
開始（mol/L） 2+b     2      0
反應（mol/L） x       x      x
平衡（mol/L）2+b-x    2-x    x
又知K=1，ϕ（C）=$\frac{1}{3}$，所以$\frac{x}{（2+b-x）（2-x）}$=1，$\frac{x}{4+b-x}$=$\frac{1}{3}$，解得b=1.33，x=1.33；
故答案為：＞；1.33．

點評 本題主要考查平衡的有關知識，掌握化學平衡常數的計算方法，以及化學平衡移動原理知識的靈活運用是解答的關鍵，題目難度較大，注意三段式的運用．