Question

15．把2.5molA和2.5molB混合盛入2L容积的密闭容器里发生反应：3A（g）+B（g）?x C（g）+2D（g），经5s后反应达平衡．在此5s内C的平均反应速率为0.2mol•L^-1•s^-1，同时生成1molD．试求：
（1）x的值=4；
（2）达平衡时B的转化率是20%；
（3）若达平衡时，该反应放出QkJ的热量，写出该反应的热化学方程式：3A（g）+B（g）?4C（g）+2D（g）△H=-2QkJ•mol^-1；
（4）若温度和压强维持不变，达平衡时容器内气体的体积是2.4L．
（5）已知：CO（g）+NO₂（g）≒CO₂（g）+NO（g）在一定条件下达到化学平衡后，降低温度，混合物的颜色变浅下列关于该反应的说法正确的是ACDF
A．该反应为放热反应     B．降温后CO的浓度增大
C．降温后NO₂的转化率增加    D．降温后NO的体积分数增大
E．增大压强混合气体的颜色不变
F．恒容时，通入He气体，混合气体颜色不变
G．恒压时，通入He气体，混合气体颜色不变．

Answer 1

分析 依据化学平衡三段式列式计算，5s内C的平均反应速率为0.2mol•L^-1•s^-1，生成C物质的量=0.2mol•L^-1•s^-1×2L×5s=2mol，生成D为1mol，
               3A（g）+B（g）?x C（g）+2D（g）
起始量（mol）   2.5     2.5      0       0
变化量（mol）   1.5     0.5      0.5x    1
平衡量（mol）   1       2        0.5x     1
0.5x=2mol，x=4
（1）依据计算得到x值；
（2）转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（3）依据平衡时消耗B物质的量0.5mol，反应放热Q kJ的热量，消耗1mol放热2QKJ，结合热化学方程式书写，标注物质聚集状态和对应焓变；
（4）计算反应后混合气体的物质的量之和，恒温恒压下，体积之比之比等于物质的量之比，据此计算；
（5）CO（g）+NO₂（g）?CO₂（g）+NO（g）在一定条件下达到化学平衡后，降低温度，混合物的颜色变浅说明平衡正向进行，正反应为放热反应；结合化学平衡移动原理分析选项判断；

解答 解：（1）5s内C的平均反应速率为0.2mol•L^-1•s^-1，同时生成1molD，故生成的C的物质的量为5s×0.2mol•L^-1•s^-1×2L=2mol，化学计量数之比等于物质的量之比，故x：2=2mol：1mol，解得x=4，
故答案为：4；
（2）由方程式3A（g）+B（g）?4C（g）+2D（g）可知，参加反应的B的物质的量为1mol×$\frac{1}{2}$=0.5mol，故B的转化率为$\frac{0.5mol}{2.5mol}$×100%=20%，
故答案为：20%；
（3）0.5molB反应放出的热量为QkJ，故1molB反应放出的热量为QkJ×$\frac{1mol}{0.5mol}$=2QkJ，故该反应的热化学方程式为3A（g）+B（g）?4 C（g）+2D（g）△H=-2Q kJ•mol^-1，
故答案为：3A（g）+B（g）?4 C（g）+2D（g）△H=-2Q kJ•mol^-1；
（4）反应生成1molD，则：
     3A（g）+B（g）?4 C（g）+2D（g） 气体物质的量增大△n
                               2            2
                              1mol         1mol
故平衡时混合气体的物质的量为2.5mol+2.5mol+1mol=6mol，恒温恒压下，体积之比之比等于物质的量之比，令平衡时的体积为V，则5mol：6mol=2L：V，解得V=2.4L，
故答案为：2.4L；
（5）已知：CO（g）+NO₂（g）?CO₂（g）+NO（g）在一定条件下达到化学平衡后，降低温度，混合物的颜色变浅下列关于该反应的说法正确的是
A．降低温度，混合物的颜色变浅，说明平衡正向进行，该反应为放热反应，故A正确；
B．降温后平衡正向进行，CO的浓度减小，故B错误；
C．降温后平衡正向进行，NO₂的转化率增加，故C正确；
D．降温后平衡正向进行，NO的体积分数增大，故D正确；
E．反应是气体体积不变的反应，增大压强平衡不动，但物质浓度增大混合气体的颜色变深，故E错误；
F．恒容时，通入He气体，总压增大，分压不变，平衡不动，混合气体颜色不变，故F正确；
G．恒压时，通入He气体，为保持恒压，体积增大，混合气体颜色变浅，故G错误；
故答案为：ACDF．

点评 本题考查化学平衡的有关计算，平衡影响因素分析判断，难度中等，注意（3）中热化学方程式的书写的关键是计算反应热，（4）中气体体积比等于气体 物质的量之比，题目难度中等．