Question

20．在一固定容积为2L的密闭容器中加入2molA和3molB，保持温度为30℃，在催化剂存在的条件下进行下列反应：2A（g）+3B（g）?3C（g），2分钟达到平衡，生成1.5mol C，此时，平衡混合气中C的体积分数为ω₁；若将温度升高到70℃后，其他条件均不变，当反应重新达到平衡时，C的物质的量为2.1mol，体积分数为ω₂，请回答下列问题，
（1）该反应在30℃时平衡混合气中C的体积分数为ω₁=37.5%；
（2）70℃时，若保持温度不变，在2L的密闭容器中加入4molA和6molB，当反应重新达到平衡时，C的体积分数为ω₃，则ω₃＞ω₂ （填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）可以判断2A（g）+3B（g）?3C（g） 反应已经达到平衡的是BD
A．2v（B）=3v（A）                     B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变          D．混合气体的平均相对分子质量不再改变
E．n（A）：n（B）：n（C）=2：3：3．

Answer 1

分析 （1）30℃时平衡时C的物质的量为1.5mol，利用差量法计算混合气体减小的物质的量，再计算平衡时混合气体总的物质的量，C的体积分数ω₁=$\frac{C的物质的量}{混合气体总物质的量}$×100%；
（2）等效为在70℃到达平衡的基础上压强增大一倍，平衡向正反应方向移动，C的体积分数增大；
（3）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡．

解答 解：（1）30℃时平衡时C的物质的量为1.5mol，则：
2A（g）+3B（g）?3C（g）物质的量减少△n
                3         2
                1.5mol    1mol
故平衡时反应混合物总的物质的量为2mol+3mol-1mol=4mol，C的体积分数ω₁=$\frac{1.5mol}{4mol}$×100%=37.5%，
故答案为：37.5%；
（2）等效为在70℃到达平衡的基础上压强增大一倍，平衡向正反应方向移动，C的体积分数增大，故ω₃＞ω₂，
故答案为：＞；
（3）A．未指明正逆速率，不能说明到达平衡，故A错误；
B．随反应进行，反应混合物的物质的量减小，压强降低，当密闭容器中总压强不变，说明到达平衡，故B正确；
C．混合气体的总质量不变，容器的体积不变，容器中混合气体的密度始终不变，不能说明到达平衡，故C错误；
D．混合气体的总质量不变，随反应进行，反应混合物的物质的量减小，混合气体的平均相对分子质量增大，当混合气体的平均相对分子质量不再改变，说明到达平衡，故D正确；
E．平衡时各组分的物质的量之比不一定等于化学计量数之比，与开始的物质的量及转化率有关，当n（A）：n（B）：n（C）=2：3：3，不能说明到达平衡，故E错误；
故答案为：BD．

点评 本题考查化学平衡的有关计算、平衡状态的判断等，难度中等，注意判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡．