Question

3．Ⅰ．在一定溫度下，將2molA和2molB兩種氣體相混合后于容積為2L的某密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），2min末反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，生成了0.8molD，并測(cè)得C的濃度為0.4mol/L，請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）x值等于2．
（2）A的轉(zhuǎn)化率為60%．
（3）生成D的反應(yīng)速率為0.2 mol/（L•min）．
（4）如果增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，則平衡體系中C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變．
（5）如果上述反應(yīng)在相同條件下從逆反應(yīng)開始進(jìn)行，開始加入C和D各 $\frac{4}{3}$mol，要使平衡時(shí)各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與原平衡時(shí)完全相等，則還應(yīng)加入B物質(zhì)$\frac{4}{3}$mol．
Ⅱ．恒溫下，將amol N₂與bmol H₂的混合氣體通入一個(gè)固定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
（1）若反應(yīng)進(jìn)行到某時(shí)刻t時(shí)，n_t（N₂）=13mol，n_t（NH₃）=6mol，則a=16．
（2）反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，混合氣體的體積為716.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），其中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為25%．則平衡時(shí)NH₃的物質(zhì)的量為8mol．
（3）原混合氣體與平衡混合氣體的總物質(zhì)的量之比（寫出最簡(jiǎn)整數(shù)比，下同），n（始）：n（平）=5：4．
（4）達(dá)到平衡時(shí)，N₂和H₂的轉(zhuǎn)化率之比，α（N₂）：α（H₂）=1：2．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）平衡時(shí)C的濃度為0.4mol/L，則n（C）=0.4mol/L×2L=0.8mol，結(jié)合n（D）利用物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算x．
（2）根據(jù)平衡時(shí)n（D），由方程式可知參加反應(yīng)的n（A）=$\frac{3}{2}$n（D），再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算A的轉(zhuǎn)化率．
（3）依據(jù)反應(yīng)速率概念計(jì)算v=$\frac{△c}{△t}$；
（4）反應(yīng)前后氣體體積不變，增大壓強(qiáng)平衡不動(dòng)；
（5）由（1）可知反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，恒溫恒容下，按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊，滿足n（A）：n（B）=2mol：2mol=1：1即可，據(jù)此判斷應(yīng)加入的物質(zhì)及該物質(zhì)的量物質(zhì)的量；
Ⅱ、（1）根據(jù)生成氨氣的物質(zhì)的量，利用物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，t時(shí)刻時(shí)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量與參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量之和為a的值；
（2）計(jì)算出混合氣體總的物質(zhì)的量，利用體積分?jǐn)?shù)計(jì)算氨氣的物質(zhì)的量；
（3）原混合氣體的物質(zhì)的量減去氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為氫氣的物質(zhì)的量，據(jù)此計(jì)算；
（4）計(jì)算出達(dá)到平衡時(shí)，N₂和H₂的轉(zhuǎn)化率，據(jù)此計(jì)算．

解答 解：Ⅰ、（1）平衡時(shí)C的濃度為0.4mol/L，則n（C）=0.4mol/L×2L=0.8mol，物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以0.8mol：0.8mol=x：2，解得x=2．
故答案為：2；
（2）平衡時(shí)n（D）=0.8mol，由方程式可知參加反應(yīng)的n（A）=$\frac{3}{2}$n（D）=$\frac{3}{2}$×0.8mol=1.2mol，故A的轉(zhuǎn)化率為$\frac{1.2mol}{2mol}$×100%=60%．
故答案為：60%；
（3）生成D的反應(yīng)速率=$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{2min}$=0.2mol/L•min；
故答案為：0.2mol/L•min；
（4）反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，平衡體系中C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，
故答案為：不變；
（5）該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，恒溫恒容下，按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊，滿足n（A）：n（B）=2mol：2mol=1：1即可，開始加入C和D各$\frac{4}{3}$mol，由化學(xué)方程式3A（g）+B（g）?2C（g）+2D（g）可知轉(zhuǎn)化到左邊，可以得到A為$\frac{4}{2}$mol×$\frac{3}{2}$=2mol，得到B為$\frac{4}{3}$mol×$\frac{1}{2}$=$\frac{2}{3}$mol，故還需要加入B，加入B的物質(zhì)的量為2mol-$\frac{2}{3}$mol=$\frac{4}{3}$mol；
故答案為：B；$\frac{4}{3}$；
Ⅱ、（1）反應(yīng)進(jìn)行到t時(shí)，測(cè)的N₂為13mol，NH₃為6mol，由方程式可知，參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為6mol×$\frac{1}{2}$=3mol，故氮?dú)獾钠鹗嘉镔|(zhì)的量為：13mol+3mol=16mol，即a=16，
故答案為：16；
（2）反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，混合氣體為$\frac{716.8L}{22.4L/mol}$=32mol，其中NH₃的物質(zhì)的量為32mol×25%=8mol．
故答案為：8mol；
（3）利用差量法計(jì)算：
     N₂ （g）+3H₂（g）$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃（g），物質(zhì)的量減少△n
     1mol    3mol           2mol           2mol
轉(zhuǎn)化：4mol    12mol          8mol           8mol
故原混合氣體為32mol+8mol=40mol，
n（始）：n（平）=40：32=5：4
故答案為：5：4；
（4）達(dá)到平衡時(shí)，N₂和H₂的轉(zhuǎn)化率之比α（N₂）：α（H₂）=$\frac{4mol}{16mol}$：$\frac{12mol}{24mol}$=1：2．
故答案為：1：2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、影響化學(xué)平衡的因素、等效平衡等，難度中等，注意等效平衡規(guī)律的掌握．