Question

2．在10L恒容密闭容器中充入X（g）和Y（g），发生反应X（g）+Y（g）═M（g）+N（g），所得实验数据如下表：

实验 编号	温度/℃	起始时物质的量/mol		平衡时物质的量/mol
		n（X）	n（Y）	n（M）
①	700	0.40	0.10	0.090
②	800	0.10	0.40	0.080
③	800	0.20	0.30	a

请计算：
（1）实验①中，若5min时测得n（M）=0.050mol，则0至5min时间内，用N表示的平均反应速率υ（N）；
（2）实验②中，该反应的平衡常数K；
（3）实验③中，达到平衡时，X的转化率．

Answer 1

分析 （1）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（M），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（N）；
（2）实验②中平衡时M为0.08mol，计算平衡时其它组分的物质的量，由于反应中气体的化学计量数相等，可以用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式K=$\frac{c（M）×c（N）}{c（X）×c（Y）}$计算；
（3）温度不变平衡常数不变，用a表示出平衡时各组分物质的量，再根据平衡常数列方程计算解答．

解答 解：（1）速率之比等于化学计量数之比，则v（N）=v（M）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.05mol}{10L}}{5min}$=1.0×10^-3mol/（L•min），
答：平均反应速率υ（N）=1.0×10^-3mol/（L•min）；
（2）实验②中平衡时M为0.08mol，则：
            X（g）+Y（g）?M（g）+N（g）
起始（mol）：0.1    0.4     0     0
转化（mol）：0.08   0.08    0.08   0.08
平衡（mol）：0.02   0.32    0.08   0.08
由于反应中气体的化学计量数相等，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，故实验②中，该反应的平衡常数K=$\frac{c（M）×c（N）}{c（X）×c（Y）}$=$\frac{0.08×0.08}{0.02×0.32}$=1，
答：实验②中，该反应的平衡常数K=1；
（3）温度不变平衡常数不变，平衡时M为amol，则：
           X（g）+Y（g）?M（g）+N（g）
起始（mol）：0.2   0.3     0    0
转化（mol）：a      a      a    a
平衡（mol）：0.2-a  0.3-a  a    a
则K=$\frac{a×a}{（0.2-a）×（0.3-a）}$=1，解得a=0.12，实验③中X的转化率=$\frac{0.12mol}{0.2mol}$×100%=60%，
答：实验③中X的转化率为60%．

点评 本题考查化学平衡计算、化学反应速率、化学平衡常数应用等，难度中等，理解掌握化学平衡常数的用途：1、判断反应进行的程度，2、判断反应的热效应，3、判断反应进行的方向，4、计算转化率等．