Question

20．反应2A（g）+B（g）?3C（g），起始时按5：2的体积比把A、B两气体混合后，充入一体积不变的密闭容器中，在恒定温度下使之反应，达平衡时混合气体中C的体积分数为60%．（已知A、B的相对分子质量分别为a、b）求：
（1）A的转化率
（2）平衡时混合气体的平均相对分子质量．
（3）平衡时压强与起始时相比，有何变化？

Answer 1

分析 反应开始时A、B的体积之比为5：2，设反应起始时A、B物质的量分别是5mol、2mol，该反应前后气体的物质的量不变，故达到平衡时混合气体为7mol，平衡时C的体积分数是60%，故n（C）=（5+2）mol×60%=4.2mol，
（1）根据方程式知，参加反应的△n（A）=$\frac{2}{3}$△n（C）=$\frac{2}{3}$=2.8mol，转化率=$\frac{物质的量变化量}{起始物质的量}$×100%；
（2）根据质量守恒定律，可知平衡时混合气体总质量等于起始时A、B质量之和，根据$\overline{M}$=$\frac{{m}_{总}}{{n}_{总}}$计算平均相对分子质量；
（3）恒温恒容条件下，气体的压强之比等于物质的量之比．

解答 解：（1）反应开始时A、B的体积之比为5：2，设反应起始时A、B物质的量分别是5mol、2mol，该反应前后气体的物质的量不变，故达到平衡时混合气体为7mol，平衡时C的体积分数是60%，故n（C）=（5+2）mol×60%=4.2mol，根据方程式知，参加反应的△n（A）=$\frac{2}{3}$△n（C）=$\frac{2}{3}$×4.2mol=2.8mol，故A的转化率=$\frac{2.8mol}{5mol}$×100%=56%，
答：A的转化率为56%；
（2）根据质量守恒定律，可知平衡时混合气体总质量等于起始时A、B质量之和，故混合气体总质量为（5a+2b）g，则平均摩尔质量为$\frac{（5a+2b）g}{7mol}$=$\frac{5a+2b}{7}$g/mol，故平均相对分子质量为$\frac{5a+2b}{7}$g/mol，
答：平均相对分子质量为$\frac{5a+2b}{7}$；
（3）恒温恒容条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，反应前后气体的物质的量不变，则压强不变，答：平衡时压强与起始时相比，压强不变．

点评 本题考查化学平衡有关计算，侧重考查学生分析及计算能力，明确反应中气体物质的量不变是解本题关键，题目难度不大．