Question

8．如圖所示，甲、乙之間的隔板K和活塞F都可左右移動，甲中充入2molA和1molB，乙中充入2molC和1molHe，此時K停在0處．在一定條件下發(fā)生可逆反應：2A（g）+B（g）?2C（g）； 反應達到平衡后，再恢復至原溫度．回答下列問題：
①達到平衡時，隔板K最終停留在0刻度左側a處，則a的取值范圍是0＜a＜2．
②若達到平衡時，隔板K最終停留在左側刻度1處，此時甲容積為2L，反應化學平衡常數(shù)為4．
③若達到平衡時，隔板K最終停留在左側刻度靠近0處，則乙中可移動活塞F最終停留在右側的刻度不大于8．

Answer 1

分析 ①該反應正向為體積縮小的反應，當物質(zhì)的量不變時平衡，此時隔板K、F不再移動，根據(jù)可逆反應的特征利用極值法分析；
②利用化學平衡三段式及平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（C）}{{c}^{2}（A）c（B）}$計算；
③根據(jù)等效平衡及可逆反應的特征判斷．

解答 解：①根據(jù)反應式2A（g）+B（g）?2C（g） 可知反應達平衡時氣體物質(zhì)的量減小，當物質(zhì)的量不變時平衡，此時隔板K、F不再移動，當乙中沒有He氣時，甲中充入2molA、1molB，與乙中充入2molC到達平衡狀態(tài)時，為等效的，即兩邊氣體的物質(zhì)的量相等，隔板應位于中間0處，此后向乙中再充入1molHe氣，會使乙中氣體壓強增大，隔板向甲的方向移動，會使甲中的反應向正向移動，再次到達平衡時，隔板位于a處，通過觀察，當反應未開始時隔板位于0處，每一個格相當于0.5mol氣體．隔板在a處時，甲中的氣體為0.5×（6-a）mol．
設甲中反應到達平衡時，有xmolB發(fā)生反應，
           2A（g）+B（g）?2C（g）
開始（mol）  2      1       0  
轉(zhuǎn)化（mol）   2x     x       2x
平衡（mol）  （2-2x）  （1-x）   2x
（2-2x）+（1-x）=（6-a）×0.5     0.5a=x
當B完全反應時，x=1，a取最大，即a=2
2molA和1molB完全反應時生成2molC，根據(jù)可逆反應不能進行到底可知：k停留在0～2之間某位置，
故答案為：0＜a＜2；
②根據(jù)題中的條件，當?shù)竭_平衡時，隔板位于左側1處，則說明乙端的相當有7個格，即乙中平衡時氣體的物質(zhì)的量為3.5mol，其中He為1mol．
設乙中到達平衡時有ymolC反應
                  2C（g）?2A（g）+B（g）
開始（mol）   2          0            0       
轉(zhuǎn)化（mol）   y          y          $\frac{1}{2}$y
平衡（mol）（2-y）   y          $\frac{1}{2}$y 
（2-y）+y+$\frac{1}{2}$y=2.5    y=1，
則甲中C的物質(zhì)的量為1mol，A的物質(zhì)的量為1mol，B的物質(zhì)的量為0.5mol，甲容積為2L，
根據(jù)化學平常數(shù)表達式的概念，生成物濃度計量系數(shù)次方的乘積與反應物濃度計量系數(shù)次方的乘積的比值，K=$\frac{{c}^{2}（C）}{{c}^{2}（A）c（B）}$=$\frac{0．{5}^{2}}{0．{5}^{2}×0.25}$=4，
故答案為：4；    
③根據(jù)題中信息可知，甲和乙是在恒溫恒壓條件下的反應，屬于等效平衡，若平衡時K停留在0處，說明甲中平衡混合物為3mol，如乙平衡不移動，乙中為C和He，共4mol，體積為8，F(xiàn)應停留在8處，但因為等同于此時再向乙中通入1molHe，2C（g）?2A（g）+B（g），會使乙中氣體壓強增大，隔板向甲的方向移動，則活塞F應停留在右側不大于8處，
故答案為：8．

點評 本題考查化學平衡的計算，題目難度中等，明確等效平衡的概念及應用方法為解答關鍵，注意掌握三段式在化學平衡計算中的應用，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．