Question

【题目】Ⅰ.如图所示，甲、乙之间的隔板K和活塞F都可左右移动，甲中充入2molA和1molB，乙中充入2molC和1molHe，此时K停在0处。在一定条件下发生可逆反应：2A（g）+B（g）2C（g）；反应达到平衡后，再恢复至原温度。回答下列问题：

（1）可根据 _______________现象来判断甲乙都已达到平衡状态。

（2）达到平衡时，隔板K最终停留在0刻度左侧a处，则a的取值范围是___________________。

（3）若达到平衡时，隔板K最终停留在左侧刻度1处，此时甲容积为2L，反应化学平衡常数为______________（带单位）

Ⅱ.若一开始就将K、F如图固定，其他条件均不变，则达到平衡时：

（1）测得甲中A的转化率为b，则乙中C的转化率为 _________________ ；

（2）假设乙、甲两容器中的压强比用d表示，则d的取值范围是 ____________________ 。

Answer 1

【答案】 活塞K和F不在移动 0<a<2 4L/moL 1-b 4/3<d<3/2

【解析】试题分析：本题考查化学平衡的计算，极限法的使用，化学平衡的标志，恒温恒容下的等效平衡规律。

I（1）甲、乙之间的隔板K和活塞F都可左右移动，说明甲乙都是恒压容器。反应2A（g）+B（g）2C（g）是正反应为气体分子数减小的反应，建立平衡的过程中气体物质的量发生变化，气体体积发生变化，隔板K和活塞F发生移动，平衡时气体物质的量不变，隔板K和活塞F不再移动。根据隔板K和活塞F不再移动判断甲乙都已经达到平衡状态。

（2）用极限法，若甲中A和B不反应，隔板K停留在0刻度；若甲中A和B完全反应则生成2molC，根据恒温恒压下气体体积之比等于气体物质的量之比，（2mol+1mol）：2mol=6：V，V=4，则隔板K停留在0刻度左侧2处；由于是可逆反应则a的取值范围2a0。

（3）若达到平衡时，隔板K最终停留在左侧刻度1处，设开始到平衡过程中转化的B的物质的量为x，用三段式

2A（g）+B（g）2C（g）

n（起始）（mol） 2 1 0

n（转化）（mol） 2x x 2x

n（平衡）（mol） 2-2x 1-x 2x

根据恒温恒压下气体的体积之比等于气体物质的量之比列式3：（2-2x+1-x+2x）=6：5，解得x=0.5mol，则平衡时A、B、C的物质的量依次为1mol、0.5mol、1mol，容积为2L，平衡时A、B、C的物质的量浓度依次为0.5mol/L、0.25mol/L、0.5mol/L，化学平衡常数=c2（C）/[c2（A）·c（B）]=（0.5mol/L）2/[（0.5mol/L）20.25mol/L]=4L/mol。

II若一开始就将K、F如图固定，起始甲乙中气体物质的量都是3mol，则甲乙是恒温恒容且体积相等的容器。

（1）乙中平衡的建立可理解成：先在与甲等体积的乙容器中加入2molC达到平衡，维持温度容积不变再充入1molHe。乙中加入2molC，采用一边倒极限换算后为2molA和1molB，在恒温恒容时甲中加入2molA和1molB与乙中加入2molC达到平衡时互为完全全等的等效平衡，测得甲中A的转化率为b，则乙中C的转化率为1-b；乙恒温恒容平衡后再加入1molHe，由于各物质的浓度没有发生变化，化学平衡不移动，乙中C的转化率仍为1-b。答案为：1-b。

（2）在恒温恒容容器中压强之比等于气体物质的量之比。用极限法，若甲中A和B没有反应，甲中气体总物质的量为3mol，乙和甲互为等效平衡，则乙中气体总物质的量为3mol+1mol（1mol为He）=4mol，此时乙、甲中的压强比d=4/3；若甲中A和B完全反应，平衡时甲中气体总物质的量为2mol，乙和甲互为等效平衡，则乙中气体总物质的量为2mol+1mol（1mol为He）=3mol，此时乙、甲中的压强比d=3/2；则乙、甲两容器中的压强比d的取值范围是4/3<d<3/2。