Question

6．在T℃时，向1L固定体积的密闭容器M中加入2mol X和1mol Y，发生如下反应：2X（g）+Y（g）?aZ（g）+W（g）△H=-Q kJ/mol（Q＞0）；该反应达到平衡后，放出的热量为Q₁kJ，物质X的转化率为α；若平衡后再升高温度，混合气体的平均相对分子质量减小．
请回答下列问题：
（1）化学计量数a的值为1．
（2）下列能说明该反应达到了化学平衡状态的是ac（填序号）．
a．容器内气体的压强一定b．容器内气体的密度一定
c．容器内Z的分子数一定d．容器内气体的质量一定
（3）维持T℃温度不变，若起始时向容器M中加入2mol X、1mol Y和1mol Ar（稀有气体不参与反应），则反应达到平衡后放出的热量是Q₁kJ．若起始时向容器M中加入4mol X和6mol Y，反应达到平衡时容器内的分子数目减少10%，则反应中放出的热量为QkJ．
（4）维持T℃温度不变，若在一个和原容器体积相等的恒压容器N中加入2mol X和1mol Y，发生题给反应并达到平衡，则N（填“M”或“N”）容器中的反应先达到平衡状态，容器中X的质量分数M＞N（填“＞”、“＜”或“=”）．
（5）已知：该反应的平衡常数随温度的变化情况如表所示：

温度/℃	200	250	300	350
平衡常数K	9.94	5.2	1	0.5

若在某温度下，2mol X和1mol Y在容器M中反应并达到平衡，X的平衡转化率为50%，则该温度为350℃．

Answer 1

分析 （1）该反应是一个放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，混合气体的平均相对分子质量减小，则气体反应物计量数之和大于气体生成物计量数之和；
（2）当化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理性不变，以此解答该题；
（3）反应物的浓度不变，则其转化率不变，放出的热量不变；根据减少的分子数计算参加反应的X的物质的量，根据X和反应热之间的关系式计算；
（4）该条件下，恒压与恒容相比，相当于增大压强，增大压强平衡向正反应方向移动，压强越大，反应速率越大，据此判断到达平衡时间，根据平衡移动方向判断X的质量分数；
（5）计算该温度下的平衡常数，根据表格中平衡常数和温度的关系判断；

解答 解：（1）该反应是一个放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，混合气体的平均相对分子质量减小，则气体反应物计量数之和大于气体生成物计量数之和，所以a=1，
故答案为：1；
（2）a、由于反应前后气体的化学计量数之和不相等，则平衡时压强不再发生变化，故a正确；
b、由于是在固定体积的容器中反应，则无论是否达到平衡状态，密度都不变，故b错误；
c、反应达到平衡状态时，物质的浓度、含量、质量等不再发生变化，则平衡时容器内Z分子数一定，故c正确；
d、反应物和生成物都是气体，无论是否达到平衡状态，容器内气体的质量都一定，故d错误．
故答案为：ac；
（3）若起始时向容器M中加入2mol X、1mol Y和1mol Ar（稀有气体不参与反应），X和Y的浓度不变，所以其转化率不变，该反应达到平衡状态时，放出的热量不变为Q₁，同一容器中，物质的分子数之比等于物质的量之比，当反应达到平衡时容器内的分子数目减少10%时，气体的物质的量减少10%，即气体的物质的量减少（4+6）mol×10%=1mol，根据2X（g）+Y（g）?Z（g）+W（g）知，当气体的物质的量减少1mol时参加反应的X的物质的量是2mol，则反应中放出的热量为QkJ，故答案为：Q₁；Q；
（4）该条件下，恒压与恒容相比，相当于增大压强，压强越大，反应速率越大，反应到达平衡的时间越短，增大压强平衡向正反应方向移动，则X的质量发生越小，
故答案为：N；＞；
（5）2mol X和1mol Y在容器M中反应并达到平衡，x的平衡转化率为50%，则平衡时，c（X）=$\frac{（1-50%）×2mol}{1L}$=1mol/L，C（Y）=$\frac{1mol-1mol×\frac{1}{2}}{1L}$=0.5mol/L，c（Z）=c（W）=$\frac{\frac{1}{2}×（2×50%）mol}{1L}$=0.5mol/L，k=$\frac{0.5×0.5}{0.5×1{\;}^{2}}$=0.5，所以其温度是350℃，
故答案为：350．

点评 本题考查的化学平衡的有关知识，明确化学平衡状态的判断方法、等效平衡、化学平衡的影响因素等知识点，注意恒容条件下，向体系中通入惰性气体是否影响平衡移动，为易错点．