Question

13．900℃時(shí)，向2.0L恒容密閉容器中充入0.40mol乙苯，發(fā)生反應(yīng)：
?=CH₂（g）+H₂（g）
經(jīng)一段時(shí)間后達(dá)到平衡，反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示：

時(shí)間/min	0	10	20	30	40
n（乙苯）/mol	0.40	0.30	0.24	n2	n3
n（苯乙烯）/mol	0.00	0.10	n1	0.20	0.20

下列說法正確的是（　�。�

• A． 保持其他條件不變，向容器中充入不參與反應(yīng)的水蒸氣作為稀釋劑，則乙苯的轉(zhuǎn)化率大于50.0%
• B． 反應(yīng)在前20分鐘的平均速率為v（H₂）=0.008molmol/（ L•min）
• C． 若混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化，則說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
• D． 相同溫度下，起始時(shí)向容器中充入0.10mol乙苯、0.10mol苯乙烯和0.30molH₂，達(dá)到平衡前v_正＞v_逆

Answer 1

分析 A．保持其他條件不變，向容器中充入不參與反應(yīng)的水蒸氣作為稀釋劑，反應(yīng)混合物的濃度不變，平衡不移動(dòng)，乙苯的轉(zhuǎn)化率不變，根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算乙苯的轉(zhuǎn)化率；
B．由表中數(shù)據(jù)可知，20min內(nèi)乙苯的物質(zhì)的量變化量為0.4mol-0.24mol=0.16mol，根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計(jì)算v（乙苯），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（H₂）；
C．反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，而氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，則平均摩爾質(zhì)量為變量；
D．利用三段式平衡時(shí)各組分的平衡濃度，計(jì)算平衡常數(shù)，計(jì)算此時(shí)的濃度商Qc，與平衡常數(shù)比較，判斷反應(yīng)進(jìn)行方向，據(jù)此解答．

解答 解：A．由表中數(shù)據(jù)可知，30min時(shí)處于平衡狀態(tài)，平衡時(shí)苯乙烯的物質(zhì)的量為0.2mol，由方程式可知，參加反應(yīng)的乙苯的物質(zhì)的量為0.2mol，故乙苯的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{0.2mol}{0.4mol}$×100%=50%．保持其他條件不變，向容器中充入不參與反應(yīng)的水蒸氣作為稀釋劑，反應(yīng)混合物的濃度不變，平衡不移動(dòng)，乙苯的轉(zhuǎn)化率不變?yōu)?0%，故A錯(cuò)誤；
B．由表中數(shù)據(jù)可知，20min內(nèi)乙苯的物質(zhì)的量變化量為0.4mol-0.24mol=0.16mol，故v（乙苯）=$\frac{\frac{0.16mol}{2L}}{20min}$=0.004mol•L^-1•min^-1，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（H₂）=v（乙苯）=0.004mol•L^-1•min^-1，故B錯(cuò)誤；
C．該反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，而氣體的物質(zhì)的量為變量，根據(jù)M=$\frac{m}{n}$可知?dú)怏w平均摩爾質(zhì)量為變量，若混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化，則說明正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)正確
D．由表中數(shù)據(jù)可知，30min時(shí)處于平衡狀態(tài)，平衡時(shí)苯乙烯的物質(zhì)的量為0.2mol，平衡時(shí)苯乙烯的濃度為$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L，由方程式可知，氫氣的平衡濃度為0.1mol/L，參加反應(yīng)的乙苯的物質(zhì)的量為0.2mol，故平衡時(shí)乙苯的濃度為0.1mol/L，故平衡常數(shù)k=$\frac{0.1×0.1}{0.1}$=0.1．相同溫度下，起始時(shí)向容器中充入0.10mol乙苯、0.10mol苯乙烯和0.30molH₂，此時(shí)濃度商Qc=$\frac{\frac{0.1}{2}×\frac{0.3}{2}}{\frac{0.1}{2}}$=0.15，大于平衡常數(shù)0.1，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，故達(dá)到平衡前v_正＜v_逆，故D錯(cuò)誤；
故選C．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，題目難度中等，涉及化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算與應(yīng)用等知識(shí)，明確化學(xué)平衡及其影響為解答關(guān)鍵，注意D選項(xiàng)中利用平衡常數(shù)判斷反應(yīng)進(jìn)行方向．