Question

18．在一固定容積的密閉容器中，保持一定溫度，在一定條件下發生以下反應：2A（g）+B（g）?3C（g）．已知加入1mol A和2mol B且達到平衡后，生成了a mol C．
（1）達到平衡時，C在反應混合氣中的體積分數是$\frac{a}{3}$（用含a的代數式表示）．
（2）在相同的實驗條件下，若在同一容器中改為加入2mol A 和4mol B，達到平衡后，C的物質的量為2amol（用含a的代數式表示）．此時C在反應混合氣中的體積分數與原平衡相比不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）在相同實驗條件下，若在同一容器中改為加入2mol A和5molB，若要求平衡后C在反應混合氣中的體積分數仍與原平衡相同，則還應加入1 mol C．此時A的轉化率與原平衡比較減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）反應前后氣體物質的量不變，故平衡后混合氣體總物質的量為3mol，進而計算C的體積分數；
（2）反應前后氣體體積不變，恒溫恒容下，往相同容器中加入2molA 4molB，A、B的物質的量之比為1：2，與原平衡相同，為等效平衡，平衡時，轉化率不變，各組分含量相同；
（3）平衡后C在反應混合氣中的體積分數不變，兩平衡等效，反應為前后氣體體積不變的反應，按化學計量數轉化到左邊，滿足A、B的物質的量之比為1：2即可；
平衡時相同組分的含量相同，設原平衡中A轉化率為x，該平衡中A的轉化率為y，表示出平衡時A的含量，利用平衡時A的含量相等進行解答．

解答 解：（1）反應前后氣體物質的量不變，故平衡后混合氣體總物質的量為3mol，達到平衡后生成了a mol C，故C的體積分數為$\frac{amol}{3mol}$=$\frac{a}{3}$，故答案為：$\frac{a}{3}$；
（2）恒溫恒容下，改為加入2molA和4molB，A、B的物質的量之比為1：2，與原平衡相同，反應為前后氣體體積不變，所以與原平衡等效，轉化率不變，各組分含量不變，所以C的物質的量為$\frac{a}{3}$×（2mol+4mol）=2amol，故答案為：2amol；不變；
（3）平衡后C在反應混合氣中的體積分數不變，兩平衡等效，反應為前后氣體體積不變的反應，按化學計量數轉化到左邊，應滿足A、B的物質的量之比為1：2，令還應加入C的物質的量為nmol，則（2+$\frac{2}{3}$n）mol：（5+$\frac{1}{3}$n）mol=1：2，解得n=1；
平衡時相同組分的含量相同，設原平衡中A轉化率為x，該平衡中A的轉化率為y，則$\frac{1-x}{3}$=$\frac{2（1-y）}{8}$=$\frac{1-y}{4}$，整理可得4×$\frac{x}{y}$=$\frac{1}{y}$+3，由于y＜1，則$\frac{x}{y}$＞1，則y＜x，故A的轉化率與原平衡比較減小，
故答案為：1；減小．

點評 本題主要考查等效平衡及有關計算，難度較大，理解等效平衡規律：1、恒溫恒容，反應前后氣體體積不等，按化學計量數轉化一邊，對應物質滿足等量；反應前后氣體體積相等，按化學計量數轉化一邊，對應物質滿足對比．2：恒溫恒壓，按化學計量數轉化一邊，對應物質滿足對比．