【題目】在T℃條件下,向1L固定體積的密閉容器M中加入2 mol X和1 mol Y,發(fā)生如下反應: 2X(g) + Y(g) a Z(g) + W(g) △H = -Q kJ·mol-1 (Q>0)。當反應達到平衡后,反應放出的熱量為Q1 kJ,物質(zhì)X的轉(zhuǎn)化率為α;若平衡后再升高溫度,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減小,則

(1)化學計量數(shù)a的值為____________________;此反應的逆反應△S__________0 (填﹤,﹥,﹦)。

(2)下列說法中能說明該反應達到了化學平衡狀態(tài)的是___________________________。

A、容器內(nèi)壓強一定 B、v(X)=2 v (Y)

C、容器內(nèi)Z分子數(shù)一定 D、容器內(nèi)氣體的質(zhì)量一定

E、容器內(nèi)氣體的密度一定 F:X、Y、Z、W的濃度之比為2∶1∶a∶1

(3)維持溫度不變,若起始時向該容器中加入的物質(zhì)的量如下列各項,則反應達到平衡后(稀有氣體不參與反應),與之是等效平衡的是______________。

A.2 mol X、1mol Y、1mol Ar B.a(chǎn) mol Z、1mol W

C.1 molX、0.5mol Y、0.5a mol Z、0.5 mol W D.2 mol X、1mol Y、1mol Z

(4)維持溫度不變,若起始時向容器中加入4mol X和6 mol Y,若達平衡時容器內(nèi)的壓強減小了15%,則反應中放出的熱量為___________________kJ。

(5)已知:該反應的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表:

溫度/℃

150

200

250

300

350

平衡常數(shù)K

9.94

5.2

1

0.5

0.21

試回答下列問題:

若在某溫度下,2 mol X和1 mol Y在該容器中反應達平衡, X的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,則該溫度為__________________℃。

【答案】 1 > ABC ABC 1.5Q kJ 300

【解析】(1)反應放熱,若平衡后再升高溫度,則平衡向左移動,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減小,說明反應物氣體的化學計量數(shù)之和大于生成物氣體的化學計量數(shù)之和,以此進行分析

(2)反應達到平衡狀態(tài)時,物質(zhì)的濃度、含量、質(zhì)量等不再發(fā)生變化,由于反應前后氣體的化學計量數(shù)之和不相等,則平衡時壓強不再發(fā)生變化,由于是在固定體積的容器中反應,則無論是否達到平衡狀態(tài),質(zhì)量和密度都不變,由此分析解答。

(3)對一般的可逆反應,在T 、V不變的條件下,只改變起始加入情況,只要通過可逆反應的化學計量系數(shù)比換算成平衡式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同,則二平衡等效;據(jù)此分析解答此題。

(4)同一條件下,壓強之比和氣體的物質(zhì)的量成正比,因此壓強的減小量等于氣體的物質(zhì)的量的減小量,據(jù)此分析解答。

(5)計算該溫度下的平衡常數(shù),根據(jù)表格中平衡常數(shù)和溫度的關系判斷即可。

(1)反應放熱,若平衡后再升高溫度,則平衡向左移動,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減小,說明反應物氣體的化學計量數(shù)之和大于生成物氣體的化學計量數(shù)之和,即2+1>a+1,則a=1;反應方程式為2X(g) + Y(g) Z(g) + W(g),△S<0,此反應的逆反應△S>0;正確答案:1;>。

(2)由于反應前后氣體的化學計量數(shù)之和不相等,則壓強不再發(fā)生變化說明達到平衡,A正確;反應速率之比和系數(shù)成正比且滿足正逆反應速率關系為v(X)=2 v (Y),說明該反應達到了化學平衡狀態(tài),B正確;容器內(nèi)Z分子數(shù)一定,即Z的濃度不再發(fā)生變化,反應達到了化學平衡狀態(tài),C正確;由于反應前后各物質(zhì)均為氣態(tài),氣體的質(zhì)量始終不變,所以容器內(nèi)氣體的質(zhì)量一定不能判斷達到平衡,D錯誤;參與反應各物質(zhì)均為氣態(tài),氣體總質(zhì)量始終不變,由于是在固定體積的容器中反應,則無論是否達到平衡狀態(tài),密度都不變,E錯誤; X、Y、Z、W的濃度之比為2∶1∶a∶1只是反應的一種情況不能判定反應達到了化學平衡狀態(tài),F錯誤;正確選項ABC。

(3)針對2X(g) + Y(g) a Z(g) + W(g)反應,當維持溫度不變,容器的體積不變,加入2molX和1molY,反應達到平衡;當改變物質(zhì)的投入量,最終轉(zhuǎn)化為反應的的量與原投入量相等,平衡等效;維持溫度不變,容器的體積不變,加入2molX和1molY,反應達到平衡;再加入稀有氣體,對該平衡無影響,與原平衡等效,A正確;加入amolZ、1molW,根據(jù)反應關系把生成物全部轉(zhuǎn)化為反應物,相當于加入2molX和1molY,與原平衡等效,B正確;加入1molX、0.5molY、0.5amol Z、0.5molW,根據(jù)反應關系,把生成物全部轉(zhuǎn)化為反應物,其量為2molX和1molY,與原平衡等效,C正確;2molX、1molY、1molZ,反應物的量小于2molX和1molY,與原平衡不等效;正確選項ABC。

(4)同一容器中,物質(zhì)的分子數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比,當反應達到平衡時容器內(nèi)的分子數(shù)目減少15%時,氣體的物質(zhì)的量減少15%,即氣體的物質(zhì)的量減少(4+6)×15%=1.5mol,根據(jù)2X(g)+Y(g) Z(g) + W(g)反應,知當氣體的物質(zhì)的量減少1.5mol時參加反應的X的物質(zhì)的量是3mol,則反應中放出的熱量為1.5QkJ;正確答案:1.5Q kJ。

(5)2molX和1molY在容器M中反應并達到平衡,x的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,

2X(g) + Y(g) a Z(g) + W(g)

起始量 2 1 0 0

轉(zhuǎn)化量 1 0.5 0.5 0.5

平衡量 1 0.5 0.5 0.5

平衡時,c(X)=(1-0.5)×2/1=1mol/L, c(Y)=0.5/1=0.5 mol/L, c(Z)= c(W)=0.5/1=0.5 mol/L;平衡常數(shù)K= c(Z)×c(W)/ c(Y)×c2(X)=0.5×0.5/12×0.5=0.5,所以其溫度是300℃;正確答案:300。

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A

B

C

D

c(HCl)

0.12

0.04

0.12

0.09

c(NaOH)

0.04

0.12

0.06

0.03

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(3)都達平衡后,向兩容器中再通入1molN2和3mol H2 ,再達到平衡后:混合氣體的密度:A中____ B中_____(填“增大”、“減小”或“不變”,下同);混合氣體的平均相對分子質(zhì)量:A中___B中 ______。

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