Question

12．恒温时，将2molA和2molB气体投入固定容积为2L密闭容器中发生反应：2A（g）+B（g）?xC （g）+D（s），10s时，测得A的物质的量为1.7mol，C的反应速率为0.0225mol•L^-1•s^-1；40s时反应恰好处于平衡状态，此时B的转化率为20%．请填空：
（1）x=3
（2）从反应开始到10s，B的平均反应速率为0.0075mol•L^-1•s^-1
（3）平衡时容器中B的体积分数为40%
（4）该温度下此反应的平衡常数表达式为$\frac{{c}^{3}（C）}{{c}^{2}（A）×c（B）}$
（5）下列各项能表示该反应达到平衡状态是CE
A．消耗A的物质的量与生成D的物质的量之比为2：1
B．容器中A、B的物质的量 n（A）：n（B）=2：1
C．气体的平均相对分子质量不再变化
D．压强不再变化
E．气体密度不再变化．

Answer 1

分析 （1）10s内△n（A）=0.3mol，△n（C）=0.0225mol•L^-1•s^-1×10s×2L=0.45mol，根据物质的量变化量之比等于化学计量数之比计算x的值；
（2）利用速率之比等于化学计量数之比计算v（B）；
（3）反应前后气体的总物质的量不变，结合B的转化率计算平衡时B的物质的量，而计算B的体积分数；
（4）化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
（5）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，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再变化说明到达平衡．

解答 解：（1）10s内△n（A）=2mol-1.7mol=0.3mol，△n（C）=0.0225mol•L^-1•s^-1×10s×2L=0.45mol，物质的量变化量之比等于化学计量数之比，则2：x=0.3mol：0.45mol，解得x=3，
故答案为：3；
（2）由于速率之比等于化学计量数之比，则v（B）=$\frac{1}{3}$v（C）=$\frac{1}{3}$×0.0225mol•L^-1•s^-1=0.0075mol•L^-1•s^-1，
故答案为：0.0075mol•L^-1•s^-1；
（3）40s时反应恰好处于平衡状态，此时B的转化率为20%，反应的B为2mol×20%=0.4mol，平衡时B为2mol-0.4mol=1.6mol，反应前后气体的总物质的量不变，则B的体积分数为$\frac{1.6mol}{2mol+2mol}$×100%=40%，
故答案为：40%；
（4）2A（g）+B（g）?xC （g）+D（s）的化学平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{3}（C）}{{c}^{2}（A）×c（B）}$，
故答案为：$\frac{{c}^{3}（C）}{{c}^{2}（A）×c（B）}$；
（5）A．消耗A的物质的量与生成D的物质的量之比始终为2：1，不能说明到达平衡，故A错误；
B．平衡时各组分物质的量之比不一定等于化学计量数之比，且A、B起始物质的量为1：1，二者按2：1反应，平衡时二者物质的量之比不可能为2：1，故B错误；
C．反应前后混合气体物质的量不变，随反应计算混合气体总质量减小，气体的平均相对分子质量不再变化，说明混合气体总质量不变，反应到达平衡，故C正确；
D．反应前后混合气体物质的量不变，恒温恒容下，压强始终不变，故D错误；
E．随反应计算混合气体总质量减小，恒容条件下密度减小，气体密度不再变化说明反应到达平衡，故E正确，
故选：CE．

点评 本题考查了化学平衡的计算、反应速率、平衡常数、化学平衡状态判断，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再变化说明到达平衡．