Question

16．在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol X和1.60mol Y，发生反应：aX（g）+3Y（g）?2Z（g）经过10min反应达到平衡状态，Y的浓度为0.2mol/L，Z的物质的量分数为$\frac{4}{7}$
计算并回答：
①10分钟内，Z的平均反应速率为0.04mol/（L．min）
②计算a 的值是1
③该条件下反应aX（g）+3Y（g）?2Z（g）的逆反应的平衡常数为0.005
④平衡后容器内的压强为反应前的$\frac{7}{11}$ 倍．
⑤若将体积比为 1：3的X和Y的混合气体，重新通入上述恒容的密闭容器中，在一定的条件下发生反应，达到化学平衡时，混合气体中X的体积分数为 w%；保持温度不变，在原平衡的基础上再次以1：3的比例充入少量X和Y，达到新平衡后混合气体中X的体积分数减小（填“增大”“减小”“不变”）．

Answer 1

分析 在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol X和1.60mol Y，经过10min反应达到平衡状态，Y的浓度为0.2mol/L，平衡时Y为2L×0.2mol/L=0.4，则：
              aX（g）+3Y（g）?2Z（g）
起始量（mol）：0.6      1.6      0
变化量（mol）：0.4a     1.2      0.8
平衡量（mol）：0.6-0.4a  0.4     0.8
①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（Z）；
②Z的物质的量分数为$\frac{4}{7}$，则$\frac{0.8}{1.8-0.4a}$=$\frac{4}{7}$，解得a=1；
③该条件下反应aX（g）+3Y（g）?2Z（g）的逆反应的平衡常数K=$\frac{c（X）×{c}^{3}（Y）}{{c}^{2}（Z）}$；
④恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比；
⑤保持温度不变，在原平衡的基础上再次以1：3的比例充入少量X和Y，等效为在原平衡的基础上增大压强，平衡正向移动，Z的体积分数增大，由于X、Y起始物质的量之比为1：3，二者又按物质的量1：3反应，故体系中X、Y的体积分数之比为1：3．

解答 解：在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol X和1.60mol Y，经过10min反应达到平衡状态，Y的浓度为0.2mol/L，平衡时Y为2L×0.2mol/L=0.4，则：
              aX（g）+3Y（g）?2Z（g）
起始量（mol）：0.6      1.6      0
变化量（mol）：0.4a     1.2     0.8
平衡量（mol）：0.6-0.4a  0.4    0.8
①v（Z）=$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{10min}$=0.04mol/（L．min），故答案为：0.04mol/（L．min）；
②Z的物质的量分数为$\frac{4}{7}$，则$\frac{0.8}{1.8-0.4a}$=$\frac{4}{7}$，解得a=1，故答案为：1；
③该条件下反应aX（g）+3Y（g）?2Z（g）的逆反应的平衡常数K=$\frac{c（X）×{c}^{3}（Y）}{{c}^{2}（Z）}$=$\frac{\frac{0.2}{2}×（\frac{0.4}{2}）^{3}}{（\frac{0.8}{2}）^{2}}$=0.005，
故答案为：0.005；
④恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，故平衡后容器内的压强为反应前的$\frac{（0.2+0.4+0.8）mol}{（0.6+1.6）mol}$=$\frac{7}{11}$，故答案为：$\frac{7}{11}$；
⑤保持温度不变，在原平衡的基础上再次以1：3的比例充入少量X和Y，等效为在原平衡的基础上增大压强，平衡正向移动，Z的体积分数增大，由于X、Y起始物质的量之比为1：3，二者又按物质的量1：3反应，故体系中X、Y的体积分数之比为1：3，则达到新平衡后混合气体中X的体积分数减小，故答案为：减小．

点评 本题考查化学平衡有关计算，注意三段式解题法在化学平衡计算中应用，⑤中注意对等效平衡的理解，难度中等．