Question

20．向一个体积可变的密闭容器中充入3mol A、1mol B，发生如下反应：3A（g）+B（s）?2C（s）+3D（g）．在T°C时达到平衡，测得混合气体中D的物质的量为2.0mol．请填写下列空白：
（1）若在T°C时容器体积为10L，反应经2min达到平衡，则以D物质浓度变化表示的化学反应速率为0.1mol/（L．min），达平衡时A物质的转化率为66.7%，T°C时该反应的化学平衡常数K为8．
（2）若压缩容器增大压强，则逆反应的速率增大，容器中A的体积分数不变（填“增大”“减小”或“不变”）．
（3）若相对分子质量M（B）＜2M（C），温度升高时混合气体的平均相对分子质量减小，则正反应吸热（填“吸热”或“放热”）．
（4）在最初的容器中改充2.0mol C、6.0mol D，温度保持不变，要使反应达平衡时D的浓度为1.0mol•L^-1，则容器的体积是4L．

Answer 1

分析 向一个体积可变的密闭容器中充入3mol A、1mol B，在T°C时达到平衡，测得混合气体中D的物质的量为2.0mol，则：
            3A（g）+B（s）?2C（s）+3D（g）
起始量（mol）：3                       0
变化量（mol）：2                       2
平衡量（mol）：1                       2
（1）根据v=$\frac{△c（D）}{△t}$计算v（D），A的转化率=$\frac{反应的A的物质的量}{A的起始物质的量}$×100%，反应前后气体的物质的量不变，用物质的量代替浓度代入K=$\frac{{c}^{3}（D）}{{c}^{3}（A）}$计算平衡常数；
（2）增大压强反应速率增大，反应前后气体的化学计量数不变，平衡不移动；
（3）反应气体混合气体总的物质的量不变，温度升高时混合气体的平均相对分子质量减小，说明升高温度，混合气体的总质量减小，由于相对分子质量M（B）＜2M（C），故升高温度平衡向正反应方向移动；
（4）设转化时D为xmol，表示出平衡时A、D的物质的量，根据平衡常数列方程，再计算平衡时D的物质的量，再根据V=$\frac{n}{c}$计算体积．

解答 解：向一个体积可变的密闭容器中充入3mol A、1mol B，在T°C时达到平衡，测得混合气体中D的物质的量为2.0mol，则：
           3A（g）+B（s）?2C（s）+3D（g）
起始量（mol）：3                     0
变化量（mol）：2                     2
平衡量（mol）：1                     2
（1）v（D）=$\frac{\frac{2mol}{10L}}{2min}$=0.1mol/（L．min），A的转化率=$\frac{2mol}{3mol}$×100%=66.7%，反应前后气体的物质的量不变，用物质的量代替浓度计算平衡常数，则K=$\frac{{c}^{3}（D）}{{c}^{3}（A）}$=$\frac{{2}^{3}}{{1}^{3}}$=8，
故答案为：0.1mol/（L．min）；66.7%；8；
（2）增大压强正、逆反应速率都增大，反应前后气体的化学计量数不变，平衡不移动，容器中D的体积分数不变，
故答案为：增大；不变；
（3）反应气体混合气体总的物质的量不变，温度升高时混合气体的平均相对分子质量减小，说明升高温度，混合气体的总质量减小，由于相对分子质量M（B）＜2M（C），故升高温度平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，
故答案为：吸热；
（4）设转化时D为xmol，则：
           3A（g）+B（s）?2C（s）+3D（g）
起始量（mol）：0                     6
变化量（mol）：x                     x
平衡量（mol）：x                     6-x
则$\frac{（6-x）^{3}}{{x}^{3}}$=8，解得x=2，故平衡时D为（6-2）mol=4mol，故平衡时D浓度为1mol/L，则容器的体积=$\frac{4mol}{1mol/L}$=4L，
故答案为：4．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、反应速率计算等，（4）中由于反应前后气体的物质的量不变，压强不影响平衡移动，可以利用等效平衡解答，难度中等．