Question

10．在一個1L的密閉容器中，加入2mol A和1mol B，發生下列反應：2A（g）+B（g）?3C（g）+D（s），達到平衡時，C的濃度為1.2mol•L^-1．
（1）寫出該反應的平衡常數表達式：K=$\frac{{c}^{3}（C）}{{c}^{2}（A）c（B）}$．
已知：K_300℃＞K_350℃，則該反應是放熱反應．
（2）可以說明可該反應已達到平衡的是：（b）（注意字母大小寫）
（a） 單位時間內生成2n摩爾A，同時生成n摩爾B
（b） V_逆（A）=2v_正（B）
（c） 容器中A、B、C的物質的量為2：1：3
（d） 容器內的總壓強不隨時間變化而變化
（3）維持容器的溫度不變，若縮小容器的體積，則平衡不移動（填“正反應方向”或“逆反應方向”或“不”）．
（4）維持容器的體積和溫度不變，按下列四種配比作為起始物質，達到平衡后，C的濃度仍是1.2mol•L^-1的是BD．
A．4mol A+2mol B
B．3mol C+1mol D
C．2mol A+1mol B+3mol C+1mol D
D．2mol A+1mol B+1mol D
（5）若維持容器內的體積和溫度不變，反應從逆反應開始，按不同配比作為起始物質，達到平衡時，C的濃度仍是1.2mol•L^-1，則C的起始物質的量應滿足的條件是1.2 mol＜n_（C）≤3mol．

Answer 1

分析 （1）平衡常數K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$，固體不能寫入，K_300℃＞K_350℃，溫度越高平衡常數越小說明升溫平衡逆向進行，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應；
（2）當化學反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，注意該反應是一個反應前后氣體體積不變的可逆反應；
（3）維持容器的溫度不變，若縮小容器的體積相當于增大壓強，反應前后氣體物質的量不變，說明增大壓強平衡不變；
（4）反應2A（g）+B（g）?3C（g）+D（s），D為固體，D的量不影響平衡；在恒溫恒容下，不同途徑達到平衡后，C的濃度仍為1.2mol/L，說明與原平衡為等效平衡，按化學計量數轉化到方程式的左邊，只要滿足n（A）=2mol，n（B）=1mol即可，據此進行分析；
（5）采用極限法求出C的物質的量，如果假設C全部反應轉化為A、B，此時C的物質的量最小是1.2mol，當加入2mol A和1mol B，即加入3molC．

解答 解：（1）2A（g）+B（g）?3C（g）+D（s），平衡常數K=$\frac{{c}^{3}（C）}{{c}^{2}（A）c（B）}$，K_300℃＞K_350℃，溫度越高平衡常數越小說明平衡逆向進行，逆向進行逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，
故答案為：$\frac{{c}^{3}（C）}{{c}^{2}（A）c（B）}$；放；
（2）2A（g）+B（g）?3C（g）+D（s），反應是氣體體積不變的放熱反應，結合平衡移動原理分析，
（a） 單位時間內生成2n摩爾A，同時生成n摩爾B，只能說明反應逆向進行，不能說明反應達到平衡狀態，故（a）錯誤；
（b） 速率之比等于化學方程式計量數之比為正反應速率，速率v_逆（A）=2v_正（B），說明A的正逆反應速率相同，反應達到平衡狀態，故（b）正確；
（c） 容器中A、B、C的物質的量為2：1：3，和化學方程式計量數之比相同，但不能說明正逆反應速率相同，故（c）錯誤；
（d） 反應前后氣體物質的量不變，容器內的總壓強始終不隨時間變化而變化，不能說明反應達到平衡狀態，故（d）錯誤；
故答案為：（b）；
（3）2A（g）+B（g）?3C（g）+D（s），反應是氣體體積不變的放熱反應，維持容器的溫度不變，若縮小容器的體積，相當于增大壓強，平衡不變，則平衡不移動，故答案為：不；
（4）2A（g）+B（g）?3C（g）+D（s），根據等效平衡，把各物質都換算成方程式左邊的物質，與初始加入的2molA和1molB相等或比值相同即可，
A、該反應是氣體體積不變的反應，壓強不影響平衡，開始加入4molA+2molB，與加入2molA和1molB達平衡的平衡為等效平衡，達到平衡時C的濃度為2.4mol/L，故A錯誤；
B．開始加入3molC+1molD，將3molC、1molD按化學計量數轉化到左邊可得2molA、1molB，故等效為開始加入2molA、2molB所到達的平衡，達到平衡時C的濃度為1.2mol/L，故B正確；
C.2mol A+1mol B+3mol C+1mol D，由于D為固態，不影響化學平衡，轉化起始量為4molA和2molB，與起始量比值相同，則與原反應中2mol A和1molB互為等效平衡，達到平衡時C的濃度仍然為2.4mol/L，故C錯誤；
D.2mol A+1mol B+1mol D，由于D為固態，不影響化學平衡，則與原反應中2mol A和1molB互為等效平衡，達到平衡時C的濃度仍然為1.2mol/L，故D正確；
故答案為：BD；
（5）若維持容器的體積和溫度不變，反應從逆反應開始，按不同配比作為起始物質，達到平衡時，C的濃度仍是1.2mol•L^-1，此時和初始時是等效的，當加入2mol A和1mol B，即加入3molC，符合題意，如果假設C全部反應轉化為A、B，此時C的物質的量最小是1.2mol，即1.2 mol＜n_（c）≤3mol，
故答案為：1.2 mol＜n_（C）≤3mol．

點評 本題考查的是平衡標志、平衡常數影響因素、等效平衡及化學平衡的有關計算、平衡移動原理放熱分析應用，注意采用極限反應法求出C的物質的量，題目難度中等．