题目内容

在一个固定体积的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应:

    H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)已知加入1molH2和2molBr2时,达到平衡后生成 a mol HBr(见下表“已知”项)。在相同条件下,且保持平衡时各组分的质量分数不变,对下列编号(1)~(3)的状态,请填写表中空白:

编号

起始状态

平衡时HBr的物质的量(mol)

H2

Br2

HBr

已知

1

2

0

a

(1)

2

4

0

(2)

1

0.5a

(3)

m

编号

起如状态

平衡时HBr的物质的量(mol)

H2

Br2

HBr

已知

1

2

0

a

(1)

2

4

0

2a

(2)

0

0.5

1

0.5a

(3)

m

2(n-2m)

(n-m)a


解析:

在分析中要注意到题设情景:(1)容器体积固定;

(2)反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g)是一个气体体积不变的反应(压强将不影响平衡);(3)编号(1)~(3)和已知状态达到相同的平衡状态(各组分的质量分数不变);(4)达平衡时HBr在混合气中的含量为a/3(由已知状态推导)。这样对于编号(1)起始状态相对于已知情况相当于压强增大一倍。因此平衡不移动,达平衡时HBr的量可以由:

(反应前、后气体总量不变)得:x=2a

    对于编号(2),可以先由平衡时HBr的含量不变,设体系中总的物质的量为y,则:

                y=1.5(mol)

再结合等效代换(按方程式系数关系),相当于HBr起始为O时,H2、Br2各为O.5mol,这样,为满足气体物质的总量为1.5mol和当起始HBr为O,H2:Br2=1:2(已知起始状态)只能是H2为O(O.5-O.5=O),Br2为O.5mol(1-O.5=O.5)。

    编号(3),先设HBr起始量为x,平衡量为y,通过等效代换转换为如下状态:

    H2为m+O.5x,Br2为n+O.5x,HBr为0,此时,x= 2(n-2m)

      混合气总物质的量:m+n+2(n—2m)=3(n-m)

平衡混合气中HBr含量:       y=a(n-m)

   本题考查对题设情景的阅读理解,对隐含信息(反应特点与反应条件)的挖掘。这是解答本题的关键。除此本题还特别考查了由题给具体情况(各种状态)统摄归纳成一般规律的能力。题给的3种状态及设问要求,一个比一个思维层次高梯度十分明显,层次十分清楚,测试结果也是这样。

    有关化学平衡的理论分析题,在总复习中可以对初态与平衡态间的物料关系作如下归纳

        (1)      2A     +   B      2C     总量(有变化)

        初态       C1          C2         O      C1+C2

      平衡态     C1—2X        C2-X       2X     C1+C2-x

        (2)      A      +   B      2C     总量(不变)

        初态       C1          C2         0      C1+C2

      平衡态     C1—x        C2-x       2x     C1+C2

    相应以此关系为依据的题,只有两类。如恒温恒压下

       (1)     2A       +   B         2C    (总量有变化)

        初态(mol)       ①   O.2O         0.10      O

                          ②   O            O       O.2O

                          ③   0.30          0.10      0

                          ④   O.10          0       0.20     

      (2)               A(g)+ B(g)    2C(g)(总量不变)

        初态(mol)       ①   0.20      0.20      0

                          ②   0         0        0.40

                          ③   0.40      0.20      0

                          ④   0.20      0        0. 40

上述两个反应的①、②初态过平衡对,A、B、C的平衡物质的量相等,且初态反应物的物质的量之比和方程式中各物质系数比相匹配。③、④两种状态达平衡时,A、B的平衡物质的量相同,但其初态反应物的物质的量之比和化学方程式中各物质系数不匹配。由此可延伸出多种试题,本题就是属于反应(2)(总量不变)中的③、④状况。(综合应用,较难)

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