Question

t℃时，将3 mol A和1 mol B气体通人体积为2L的密闭容器中(容积不变)，发生如下反应：3A(g)+B(g)xC(g)，2min时反应达到平衡状态(温度不变)，剩余了0.8 mol B，并测得C的浓度为0.4 mol／L，请填写下列空白：
（1）从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为                     ；
（2）x＝           ；
（3）若向原平衡混合物的容器中再充人a mol C，在t℃时达到新的平衡，此时B的物质的量为n(B)＝
          mol；
（4）如果上述反应在相同温度和容器中进行，欲使反应达到平衡时C的物质的量分数与原平衡相等，起始加入的三种物质的物质的量n(A)、n(B)、n(C)之间应该满足的关系式为          。

Answer 1

（1）0.2mol/(L·min)   （2）4  （3）0.8+0.2a   （4）n(A):n(B)＝3:1且n(c)≥0

试题分析：（1）平衡时生成C的浓度是0.4mol/L，所以从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为＝0.2mol/(L·min)。
（2）容器体积为2L，则反应前A和B的浓度分别是1.5mol/L和0.5mol/L，平衡时B的浓度是0.4mol/L，所以反应中消耗B的浓度是0.5mol/L－0.4mol/L＝0.1mol/L。而平衡时生成C的浓度是0.4mol/L，根据浓度变化量之比是相应的化学计量数之比，因此x＝4。
（3）由于x＝4，这说明反应前后体积不变，即改变压强平衡不移动。向原平衡混合物的容器中再充人a mol C，相当于是增大压强，平衡不移动，因此物质的含量不变。amolC相当于是amolA和amolB。即A和B的起始量分别是（3＋a）mol、（1＋a）mol。所以在t℃时达到新的平衡，此时B的物质的量为n(B)＝×0.8mol＝（0.8+0.2a）mol。
（4）等效平衡是指外界条件相同时，同一可逆反应只要起始浓度相当，无论经过何种途径，都可以达到相同的平衡状态。等效平衡的判断及处理一般步骤是：进行等效转化——边倒法，即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量，与题干所给起始投料情况比较。由于该反应前后体积不变，因此要满足等效平衡，只需要等效转化后，只要反应物的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。又因为生成物只有一种，所以始加入的三种物质的物质的量n(A)、n(B)、n(C)之间应该满足的关系式为n(A):n(B)＝3:1且n(c)≥0。