Question

7．在一容積為2L的密閉容器中加入2molA和3molB，保持溫度為30℃，在催化劑存在的條件下進行下列反應：
A（g）+2B（g）?3C（g），達到平衡后生成1.5molC，此時，平衡混合氣中C的體積分數為ω；若將溫度升高到70℃后，其他條件均不變，當反應重新達到平衡時，C的物質的量為1.2mol．
請回答下列問題，
（1）該反應的焓變△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）30℃時，平衡混合氣中C的體積分數ω=30%，A物質的轉化率與B物質的轉化率之比為3：4．
（3）30℃時，若在同一容器中加入1.5mol A、2 mol B和1.5mol C，則平衡混合氣中C的體積分數仍為ω，此時平衡體系中A的物質的量濃度為0.75mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）由題意可知，升高溫度平衡時C的物質的量減小，說明升高溫度平衡逆向移動，故正反應為放熱反應；
（2）反應前后氣體總物質的量不變，30℃達到平衡后生成1.5molC，C的體積分數=$\frac{c的物質的量}{混合氣體總物質的量}$×100%；根據方程式計算消耗A、B物質的量，再計算轉化率之比；
 （3）30℃時，改變起始物質通入量，到達平衡混合氣中C的體積分數仍為ω，說明與原平衡為等效平衡，反應前后氣體體積不變，按化學計量數比轉化到左邊滿足n（A）：n（B）=2：3；
與30℃到達平衡為完全等效平衡，平衡時A的濃度相等；

解答 解：（1）由題意可知，升高溫度平衡時C的物質的量減小，說明升高溫度平衡逆向移動，故正反應為放熱反應，則△H＜0，故答案為：＜；
（2）反應前后氣體總物質的量不變，30℃達到平衡后生成1.5molC，C的體積分數=$\frac{1.5mol}{2mol+3mol}$×100%=30%；
根據方程式計算消耗A為1.5mol×$\frac{1}{3}$=0.5mol、消耗B物質的量為1.5mol×$\frac{2}{3}$=1mol，A物質的轉化率與B物質的轉化率之比為$\frac{0.5mol}{2mol}$：$\frac{1mol}{3mol}$=3：4，
故答案為：30%；3：4；
（3）30℃時，改變起始物質通入量，到達平衡混合氣中C的體積分數仍為ω，說明與原平衡為等效平衡，反應前后氣體體積不變，按化學計量數比轉化到左邊滿足n（A）：n（B）=2：3，則（1.5mol+1.5mol×$\frac{1}{3}$）：[n（B）+1.5mol×$\frac{2}{3}$]=2：3，解得n（B）=2；
與30℃到達平衡為完全等效平衡，平衡時A的濃度相等，則平衡時A的物質的量為$\frac{2mol-0.5mol}{2L}$=0.75mol/L，
故答案為：2；0.75．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素，（3）中關鍵是對等效平衡規律的理解掌握，難度中等．