题目内容
【题目】恒温时,将2molA和2molB气体投入固定容积为2L密闭容器中发生反应:2A(g)+B(g)xC(g)+D(s),10s时,测得A的物质的量为1.7mol,C的反应速率为0.0225mol·L—1·s—1;40s时反应恰好处于平衡状态,此时B的转化率为20%。请填写下列空白:
(1)x=____________
(2)从反应开始到10s,B的平均反应速率为____________
(3)从反应开始到40s达平衡状态,A的平均反应速率为____________
(4)平衡时容器中B的体积分数为____________
(5)下列各项能表示该反应达到平衡状态是____________
A.消耗A的物质的量与生成D的物质的量之比为2∶1
B.容器中A、B的物质的量n(A)∶n(B)=2∶1
C.气体的平均相对分子质量不再变化
D.压强不再变化
E.气体密度不再变化
【答案】3 0.0075mol·L 1·s 1 0.01mol·L 1·s 1 40% CE
【解析】
⑴先计算A和C的改变量,再根据改变量之比等于计量系数之比建立关系。
⑵根据速率之比等于计量系数之比建立关系。
⑶计算B的改变量,根据改变量之比等于计量系数之比算A的改变量,再计算A的平均反应速率。
⑷根据⑶得到平衡时n(B),由于反应是等体积反应,根据体积分数计算。
⑸A.消耗A,正向反应,生成D,正向反应,同一个方向,不能说明达到平衡;B.容器中物质的物质的量之比不能说明达到平衡;C.气体的平均相对分子质量等于气体质量除以气体的物质的量,正向反应,气体质量减少,气体物质的量不变,气体的平均相对分子质量减少,当气体的平均相对分子质量不再变化说明达到平衡;D.反应是等体积反应,压强始终不变,因此压强不再变化不能说明达到平衡;E.气体密度等于气体质量除以容器体积,正向反应,气体质量减少,容器体积不变,气体密度减少,当气体密度不再变化说明达到平衡。
⑴10s时,测得A的物质的量为1.7mol,Δn(A)=2mol1.7mol =0.3mol,C的反应速率为0.0225mol·L 1·s 1;Δn(C)=υ(C)Vt=0.0225mol·L 1·s 1×2L×10s=0.45mol,根据改变量之比等于计量系数之比,得到0.3mol :0.45mol = 2:x,则x=3;故答案为:3。
⑵从反应开始到10s,根据速率之比等于计量系数之比,υ(C):υ(B)=3:1=0.0225mol·L 1·s 1:υ(B),解得υ(B)=0.0075 mol·L 1·s 1;故答案为:0.0075 mol·L 1·s 1。
⑶40s时反应恰好处于平衡状态,此时B的转化率为20%,Δn(B)= 2mol×20%=0.4mol,根据改变量之比等于计量系数之比,Δn(A):Δn(B) =Δn(A):0.4mol=2:1,Δn(A)= 0.8mol,从反应开始到40s达平衡状态,A的平均反应速率为;故答案为:0.01mol·L 1·s 1。
⑷根据⑶得到平衡时n(B)=2mol0.4mol=1.6mol,由于反应是等体积反应,因此总气体物质的量为4mol,因此平衡时容器中B的体积分数为;故答案为:40%。
⑸A.消耗A,正向反应,生成D,正向反应,同一个方向,不能说明达到平衡,故A不符合题意;B.容器中物质的物质的量之比不能说明达到平衡,故B不符合题意;C.气体的平均相对分子质量等于气体质量除以气体的物质的量,正向反应,气体质量减少,气体物质的量不变,气体的平均相对分子质量减少,当气体的平均相对分子质量不再变化说明达到平衡,故C符合题意;D.反应是等体积反应,压强始终不变,因此压强不再变化不能说明达到平衡,故D不符合题意;E.气体密度等于气体质量除以容器体积,正向反应,气体质量减少,容器体积不变,气体密度减少,当气体密度不再变化说明达到平衡,故E符合题意;综上所述,答案为CE。
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