Question

3．Ⅰ．在一定温度下，将2molA和2molB两种气体相混合后于容积为2L的某密闭容器中，发生如下反应3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），2min末反应达到平衡状态，生成了0.8molD，并测得C的浓度为0.4mol/L，请填写下列空白：
（1）x值等于2．
（2）A的转化率为60%．
（3）生成D的反应速率为0.2 mol/（L•min）．
（4）如果增大反应体系的压强，则平衡体系中C的质量分数不变．
（5）如果上述反应在相同条件下从逆反应开始进行，开始加入C和D各 $\frac{4}{3}$mol，要使平衡时各物质的质量分数与原平衡时完全相等，则还应加入B物质$\frac{4}{3}$mol．
Ⅱ．恒温下，将amol N₂与bmol H₂的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
（1）若反应进行到某时刻t时，n_t（N₂）=13mol，n_t（NH₃）=6mol，则a=16．
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L（标准状况下），其中NH₃的体积分数为25%．则平衡时NH₃的物质的量为8mol．
（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比，下同），n（始）：n（平）=5：4．
（4）达到平衡时，N₂和H₂的转化率之比，α（N₂）：α（H₂）=1：2．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）平衡时C的浓度为0.4mol/L，则n（C）=0.4mol/L×2L=0.8mol，结合n（D）利用物质的量之比等于化学计量数之比计算x．
（2）根据平衡时n（D），由方程式可知参加反应的n（A）=$\frac{3}{2}$n（D），再根据转化率定义计算A的转化率．
（3）依据反应速率概念计算v=$\frac{△c}{△t}$；
（4）反应前后气体体积不变，增大压强平衡不动；
（5）由（1）可知反应前后气体的物质的量不变，恒温恒容下，按化学计量数转化到左边，满足n（A）：n（B）=2mol：2mol=1：1即可，据此判断应加入的物质及该物质的量物质的量；
Ⅱ、（1）根据生成氨气的物质的量，利用物质的量之比等于化学计量数之比计算参加反应的氮气的物质的量，t时刻时氮气的物质的量与参加反应的氮气的物质的量之和为a的值；
（2）计算出混合气体总的物质的量，利用体积分数计算氨气的物质的量；
（3）原混合气体的物质的量减去氮气的物质的量为氢气的物质的量，据此计算；
（4）计算出达到平衡时，N₂和H₂的转化率，据此计算．

解答 解：Ⅰ、（1）平衡时C的浓度为0.4mol/L，则n（C）=0.4mol/L×2L=0.8mol，物质的量之比等于化学计量数之比，所以0.8mol：0.8mol=x：2，解得x=2．
故答案为：2；
（2）平衡时n（D）=0.8mol，由方程式可知参加反应的n（A）=$\frac{3}{2}$n（D）=$\frac{3}{2}$×0.8mol=1.2mol，故A的转化率为$\frac{1.2mol}{2mol}$×100%=60%．
故答案为：60%；
（3）生成D的反应速率=$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{2min}$=0.2mol/L•min；
故答案为：0.2mol/L•min；
（4）反应前后气体的物质的量不变，增大压强，平衡不移动，平衡体系中C的质量分数不变，
故答案为：不变；
（5）该反应前后气体的物质的量不变，恒温恒容下，按化学计量数转化到左边，满足n（A）：n（B）=2mol：2mol=1：1即可，开始加入C和D各$\frac{4}{3}$mol，由化学方程式3A（g）+B（g）?2C（g）+2D（g）可知转化到左边，可以得到A为$\frac{4}{2}$mol×$\frac{3}{2}$=2mol，得到B为$\frac{4}{3}$mol×$\frac{1}{2}$=$\frac{2}{3}$mol，故还需要加入B，加入B的物质的量为2mol-$\frac{2}{3}$mol=$\frac{4}{3}$mol；
故答案为：B；$\frac{4}{3}$；
Ⅱ、（1）反应进行到t时，测的N₂为13mol，NH₃为6mol，由方程式可知，参加反应的氮气的物质的量为6mol×$\frac{1}{2}$=3mol，故氮气的起始物质的量为：13mol+3mol=16mol，即a=16，
故答案为：16；
（2）反应达平衡时，混合气体为$\frac{716.8L}{22.4L/mol}$=32mol，其中NH₃的物质的量为32mol×25%=8mol．
故答案为：8mol；
（3）利用差量法计算：
     N₂ （g）+3H₂（g）$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃（g），物质的量减少△n
     1mol    3mol           2mol           2mol
转化：4mol    12mol          8mol           8mol
故原混合气体为32mol+8mol=40mol，
n（始）：n（平）=40：32=5：4
故答案为：5：4；
（4）达到平衡时，N₂和H₂的转化率之比α（N₂）：α（H₂）=$\frac{4mol}{16mol}$：$\frac{12mol}{24mol}$=1：2．
故答案为：1：2．

点评 本题考查化学平衡的有关计算、影响化学平衡的因素、等效平衡等，难度中等，注意等效平衡规律的掌握．