Question

已知t ℃、p kPa时，往容积可变的密闭容器中充入2 mol A和1 mol B，此时容器的容积为V L。保持恒温恒压，发生反应：2A（g）+B(g)2C(g)，达到平衡时，平衡混合气体中C的体积分数为0.4。试完成下列问题：

（1）维持容器的温度和压强不变，往上述密闭容器中充入4 mol C，则反应达到平衡时，平衡混合气体中C的体积分数为________，容器的容积为________。

（2）若另选一容积固定不变的密闭容器，仍控制温度为t ℃，使4 mol A和2 mol B反应。达到平衡时，平衡混合气体中C的体积分数仍为0.4，则该密闭容器的容积为________。

（3）若控制温度为t ℃，另选一个容积为V L的固定不变的密闭容器，往其中充入一定量的A和B，使反应达到平衡时，平衡混合气体中C的体积分数仍为0.4。则充入的A和B的物质的量应满足的关系是a n(B)＜n(A)＜b n (B)，其中a为________，b为________。

Answer 1

（1）0.4   L  （2）L  （3）0.5  5

解析：（1）当向容器中通入4 mol C时，由等效平衡可知，平衡时C的体积分数仍为0.4。

                   2A(g)+B(g)2C(g)

起始／mol:    2        1                0

转化／mol:    2x      x                2x

平衡／mol:  2-2x   1-x              2x

根据“平衡混合气体中C的体积分数仍为0.4”列等式：=0.4，得x=

在同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比，所以平衡时容器的容积为：

 

(2)由等效平衡知，容器的容积为L。

（3）设起始时，A和B的物质的量分别为n(A)和n（B），发生转化的B的物质的量为x，则

                  2A（g）  +  B(g) 2C(g)

起始／mol： n(A)          n(B)             0

转化／mol:    2x             x                2x

平衡／mol:   n(A)-2x     n(B)-x         2x

根据“平衡混合气体中C的体积分数仍为0.4”列等式：

解得n(A)+n(B)=6x                                                          ①

下面用极端假设法进行讨论：

若A完全转化，则生成的C为：

2x=n(A)                                                                         ②

由①②两式得：n(A)=n(B)

若B完全转化，则生成的C为：

2x=2n(B)                                                                       ③

由①③两式得：n(A)=5n(B)