Question

7．將等物質的量的A、B混合于2L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（A）：c（B）=3：5，C的平均反應速率為0.1mol•L^-1•min^-1．求：
（1）此時A的濃度及反應開始前放入容器中的A、B的物質的量．
（2）B的平均反應速率．
（3）x的值是多少？
（4）若達到平衡時D的濃度為0.6mol•L^-1，A的平衡轉化率α（A）=60%，B的平衡濃度為1.2mol/L．

Answer 1

分析 （1）5min后，測得D的濃度為0.5mol•L^-1，則生成的D為0.5mol/L×2L=1mol，設開始A、B的物質的量均為n，利用三段式表示出5min時A、B的物質的量，再根據A、B濃度之比列方程計算A、B起始物質的量，進而計算此時A的濃度；
（2）根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（B）；
（3）根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（D），再根據反應速率之比等于化學計量數之比計算x的值；
（4）根據D的濃度變化量計算A的濃度變化量、B的濃度變化量，再計算A的物質的量變化量，進而計算A的平衡轉化率，B的平衡濃度=B的起始濃度-B的濃度變化量．

解答 解：（1）5min后，測得D的濃度為0.5mol•L^-1，則生成的D為0.5mol/L×2L=1mol，設開始A、B的物質的量均為n，則：
            3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g）
開始（mol）：n      n             0
轉化（mol）：1.5    0.5           1
5min時（mol）：n-1.5  n-0.5         1
此時A、B的物質的量濃度之比為3：5，則（n-1.5）：（n-0.5）=3：5，解得n=3，
此時A的濃度為$\frac{（3-1.5）mol}{2L}$=0.75mol/L，
答：此時A的濃度為0.75mol/L，反應開始前放入容器中的A、B的物質的量為3mol．
（2）B的平均反應速率為$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{5min}$=0.05mol/（L•min），
答：B的平均反應速率為0.05mol/（L•min）．
（3）經5min后，測得D的濃度為0.5mol•L^-1，則v（D）=$\frac{0.5mol/L}{5min}$=0.1mol/（L•min），C的平均反應速率是0.1mol/（L•min），則：0.1mol/（L•min）：0.1mol/（L•min）=2：x，解得x=2，
答：x的值是2．
（4）若達到平衡時D的濃度為0.6mol•L^-1，由方程式可知，△c（A）=$\frac{3}{2}$△c（D）=$\frac{3}{2}$×0.6mol/L=0.9mol/L，A的平衡轉化率α（A）=$\frac{2L×0.9mol/L}{3mol}$×100%=60%，△c（B）=$\frac{1}{2}$△c（D）=$\frac{1}{2}$×0.6mol/L=0.3mol/L，B的平衡濃度為 $\frac{3mol}{2L}$-0.3mol/L=1.2mol/L，
故答案為：60%；1.2mol/L．

點評 本題考查化學平衡的計算，側重分析與計算能力的考查，題目難度中等．