Question

19．反應2A（g）+B（g）?3C（g），起始時按5：2的體積比將A，B兩氣體混合后充入一體積不變的密閉容器中，在恒定溫度下使其反應，達到平衡時混合氣體中C的體積分數為60%．求：
（1）A，B的轉化率分別為：a_A=56%，a_B=70%．
（2）平衡混合氣體的平均相對分子質量（設A的相對分子質量為M_A，B的相對分子質量為M_B）：$\frac{5{M}_{A}+2{M}_{B}}{7}$．
（3）平衡時壓強與起始相比，有何變化？不變（填“增大”、“不變”或“減小”）．

Answer 1

分析 相同條件下，氣體的物質的量之比等于體積之比，反應開始時A、B的體積之比為5：2，則其物質的量之比也是5：2，設反應起始時A、B物質的量分別是5mol、2mol，該反應前后氣體的計量數之和不變，所以反應前后混合氣體總物質的量不變，達到平衡狀態時，C的體積分數是60%，則C的物質的量分數也是60%，n（C）=（5+2）mol×60%=4.2mol，
（1）根據方程式知，參加反應的△n（A）=$\frac{2}{3}$△n（C）=$\frac{2}{3}×4.2mol$=2.8mol、△n（B）=$\frac{1}{3}$△n（C）=$\frac{1}{3}×4.2mol$=1.4mol，轉化率=$\frac{參加反應的物質的量}{起始物質的量}×100%$；
（2）平衡混合氣體的平均相對分子質量在數值上等于其摩爾質量，平均摩爾質量=$\frac{m}{n}$；
（3）恒溫恒容條件下，氣體的壓強之比等于物質的量之比．

解答 解：相同條件下，氣體的物質的量之比等于體積之比，反應開始時A、B的體積之比為5：2，則其物質的量之比也是5：2，設反應起始時A、B物質的量分別是5mol、2mol，該反應前后氣體的計量數之和不變，所以反應前后混合氣體總物質的量不變，達到平衡狀態時，C的體積分數是60%，則C的物質的量分數也是60%，n（C）=（5+2）mol×60%=4.2mol，
（1）根據方程式知，參加反應的△n（A）=$\frac{2}{3}$△n（C）=$\frac{2}{3}×4.2mol$=2.8mol、△n（B）=$\frac{1}{3}$△n（C）=$\frac{1}{3}×4.2mol$=1.4mol，
轉化率=$\frac{參加反應的物質的量}{起始物質的量}×100%$，所以A的轉化率=$\frac{2.8mol}{5mol}×100%$=56%，B的轉化率=$\frac{1.4mol}{2mol}×100%$=70%，
故答案為：56%；70%；
（2）平衡混合氣體的平均相對分子質量在數值上等于其摩爾質量，平均摩爾質量=$\frac{m}{n}$=$\frac{5×{M}_{A}+2×{M}_{B}}{5+2}$mol/L=$\frac{5{M}_{A}+2{M}_{B}}{7}$mol/L，所以其平均相對分子質量為$\frac{5{M}_{A}+2{M}_{B}}{7}$，故答案為：$\frac{5{M}_{A}+2{M}_{B}}{7}$；
（3）恒溫恒容條件下，氣體的壓強之比等于物質的量之比，反應前后氣體的物質的量不變，則壓強不變，故答案為：不變．

點評 本題考查化學平衡有關計算，側重考查學生分析及計算能力，注意該反應方程式特點是解本題關鍵，題目難度不大．