Question

15．T℃時，有甲、乙兩個密閉容器，甲容器的體積為1L，乙容器的體積為2L，分別向甲、乙兩容器中加入6mol A和3mol B，發生反應如下：3A（g）+bB（g）?3C（g）+2D（g）△H＜0； 4min時甲容器內的反應恰好達到平衡，A的濃度為2.4mol/L，B的濃度為1.8mol/L； t min時乙容器內的反應達平衡，B的濃度為0.8mol/L．
根據題給信息回答下列問題：
（1）甲容器中反應的平均速率v（B）=0.3mol/（L•min）．
（2）乙容器中反應達到平衡時所需時間t大于 4min（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）T℃時，在另一個體積與乙相同的丙容器中，為了達到平衡時B的濃度仍然為0.8mol/L，起始時，向丙容器中加入C、D的物質的量分別為3mol、2mol，還需加入A、B．其中需加入A、B的物質的量分別是3mol、2mol．
（4）若要使甲、乙容器中B的平衡濃度相等，可以采取的措施是AC．
A．保持溫度不變，增大甲容器的體積至2L
B．保持容器體積不變，使甲容器升高溫度
C．保持容器體積和溫度都不變，向甲中加入一定量的A氣體
D．保持容器體積和溫度都不變，向甲中加入一定量的B氣體
（5）該溫度下，向體積為1L的密閉容器中通入A、B、C、D氣體物質的量分別為3mol、1mol、3mol、2mol，此時反應向正反應方向進行 （填“處于化學平衡狀態”、“向正反應方向進行”或“向逆反應方向進行”）．

Answer 1

分析 反應前，甲容器中A、B的濃度分別為6mol•L^-1、3mol•L^-1，4min甲容器內的反應達到化學平衡后，A的濃度減少了3.6mol•L^-1，B的濃度減少了1.2mol•L^-1，濃度變化與化學計量數成正比，則3：b=△c（A）：△c（B）=3.6mol/L：1.2mol/L=3：1，則b=1，
（1）根據v=$\frac{△c}{△t}$計算甲容器中反應的平均速率v（B）；
（2）根據容器甲和容器乙的體積大小判斷反應物濃度大小，濃度越小反應速率越慢，據此判斷反應時間；
（3）恒溫恒容條件下，達到平衡時丙中B的濃度仍然為0.8mol/L，說明乙和丙為等效平衡，根據等效平衡的知識解答；
（4）根據勒夏特列原理，結合等效平衡規律進行判斷；
（5）根據平衡常數的表達式寫出反應3A（g）+B（g）?3C（g）+2D（g）的平衡常數，然后計算出此時的濃度商，根據計算結果進行判斷．

解答 解：反應前，甲容器中A、B的濃度分別為6mol•L^-1、3mol•L^-1，4min甲容器內的反應達到化學平衡后，A的濃度減少：6mol•L^-1-2.4mol•L^-1=3.6 mol•L^-1，B的濃度減少：3mol•L^-1-1.8mol•L^-1=1.2mol•L^-1，A、B的濃度變化與化學計量數成正比，則3：b=△c（A）：△c（B）=3.6mol/L：1.2mol/L=3：1，則b=1，
（1）甲容器中B的濃度變化為1.2mol•L^-1，此時間內平均用B表示的平均反應速率為：v（B）=$\frac{1.2mol/L}{4min}$=0.3 mol/（L•min），
故答案為：0.3 mol/（L•min）；
（2）甲容器的體積為1L，乙容器的體積為2L，乙容器的體積大于甲的，濃度小則反應速率小，到達平衡的時間長，所以乙容器中反應達到平衡時所需時間大于4min，
故答案為：大于； 
（3）根據等效平衡規律，在恒溫恒容下，轉化為同一反應方向的物質的物質的量和原來對應相等即可，3molC、2molD完全轉化可生成3molA和1molB，則還需3molA和2molB才能與乙為等效平衡，
故答案為：3mol、2mol；
（4）由于該反應是體積增大的可逆反應，由于甲的容器體積小，則壓強大，平衡向著逆向移動，甲中反應物的轉化率小于乙，且達到平衡時甲中各組分濃度都大于乙的，
A．保持溫度不變，增大甲容器的體積至2L，則此時甲和乙為等效平衡，甲、乙容器中B的平衡濃度相等，故A正確；
B．保持容器體積不變，使甲容器升高溫度，該反應為放熱反應，平衡向著逆向移動，甲中B濃度增大，則無法滿足甲、乙容器中B的平衡濃度相等，故B錯誤；
C．保持容器壓強和溫度都不變，向甲中加入一定量的A氣體，由于反應物A的濃度增大，則平衡向著正向移動，甲中B的濃度減小，可能實現甲、乙容器中B的平衡濃度相等，故C正確；
D．保持容器壓強和溫度都不變，向甲中加入一定量的B氣體，達到平衡時甲中B的濃度更大，無法滿足甲、乙容器中B的平衡濃度相等，故D錯誤；
故答案為：AC；
（5）3A（g）+B（g）?3C（g）+2D（g）
反應前（mol/L）   6           3             0            0
濃度變化（mol/L） 3.6      1.2           3.6         2.4
平衡時（mol/L）   2.4      1.8             3.6        2.4
反應3A（g）+B（g）?3C（g）+2D（g）在T℃時的化學平衡常數為：K=$\frac{{c}^{3}（C）•{c}^{2}（D）}{{c}^{3}（A）•c（B）}$=$\frac{3．{6}^{3}×2．{4}^{2}}{2．{4}^{3}×1.8}$=10.8，
該溫度下，向體積為1L的密閉容器中通入A、B、C、D氣體物質的量分別為3mol、1mol、3mol、2mol，A、B、C、D氣體物質的量濃度分別為3mol/L、1mol/L、3mol/L、2mol/L，此時的濃度商為：Qc=$\frac{{c}^{3}（C）•{c}^{2}（D）}{{c}^{3}（A）•c（B）}$=$\frac{{3}^{3}×{2}^{2}}{{3}^{3}×1}$=4＜K=10.8，說明反應物濃度偏大、生成物濃度偏小，平衡向正反應方向進行，
故答案為：向正反應方向進行．

點評 本題考查較為綜合，涉及化學平衡常數的計算、化學平衡的影響因素、化學反應速率的計算等知識，題目難度中等，注意掌握化學平衡常數的影響因素及計算方法，明確化學反應速率與化學計量數的關系，試題培養了學生的分析能力及化學計算能力．