Question

在一定温度下，向一个容积不变的密闭容器中，通入2mol A₂和8mol B₂及固体催化剂，使之反应，已知：A₂（g）+3B₂（g）

高温、高压

催化剂

2AB₃（g），△H=-Q kJ/mol．平衡时容积内气体压强为起始时的80%．
（1）平衡时容器内AB₃的体积分数为

 

．
（2）达平衡时，放出热量为

 

（填序号）．
A．小于Q kJ           B．等于Q kJ
C．大于Q kJ           D．可能大于或小于或等于Q kJ
（3）在相同的容器中，降低温度，通入2mol AB₃和1mol B₂及固体催化剂，反应达平衡时对AB₃的体积分数判断正确的是

 

（填序号）
A．一定等于

1

4

          B．一定大于

1

4

C．一定小于

1

4

          D．可能大于或小于或等于

1

4

理由是：

 

．
（4）保持同一温度，在相同容器中，起始通入一定物质的量的A₂、B₂、AB₃，欲使平衡时AB₃的体积分数为

1

4

，且起始时反应表现为向正反应方向进行，则充入A₂的物质的量a mol的取值范围是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡的影响因素

专题：

分析：（1）令平衡时参加反应A₂的物质的量为xmol，利用三段式表示出平衡时各组分的物质的量，利用压强之比等于物质的量之比，结合平衡时容器内气体压强为起始时的80%列方程计算x的值，进而计算AB₃的体积分数；
（2）根据（1）计算可知参加反应的n（A₂），结合热化学方程式计算放出的热量；
（3）“2mol AB₃和1mol B₂”等效于“1 mol A₂、4 mol B₂”．在相同容器中，改用“1 molA₂、4 mol B₂”相当于对原平衡体系减压，平衡向逆反应进行，该措施使AB₃体积分数减小．对原平衡体系降温，平衡向正反应移动，该措施使AB₃体积分数增大．两措施对AB₃体积分数的影响不一致，导致AB₃体积分数可能大于、小于或等于

1

4

；
（4）从等效平衡的角度分析，注意反应向正反应方向进行的条件．

解答： 解：（1）令平衡时参加反应N₂的物质的量为xmol，利用三段式表示出平衡时各组分的物质的量：
              A₂（g）+3B₂（g）

催化剂   .

高温高压

2AB₃（g）
开始（mol）：2         8               0
变化（mol）：x        3x              2x
平衡（mol）：2-x      8-3x            2x
所以（2-x+8-3x+2x）=（2+8）×80%
解得x=1，所以平衡时容器内AB₃的体积分数为

2mol

10mol×80%

×100%=25%，
故答案为：25%；
（2）根据（1）可知参加反应的n（A₂）=1mol，所以放出的热量为1mol×QkJ?mol^-1=QkJ，故选：B；
（3）“2 mol AB₃、1 mol B₂”等效于“1 mol A₂、4 mol B₂”．在相同容器中，改用“1 mol A₂、4 molB₂”相当于对原平衡体系减压，平衡向逆反应进行，该措施使AB₃体积分数减小．对原平衡体系降温，平衡向正反应移动，该措施使AB₃体积分数增大，两措施对AB₃体积分数的影响不一致，导致AB₃体积分数可能大于、小于或等于

1

4

；故选D；通入2mol氨气和1mol氢气相当于加入1mol氮气和4mol氢气，所以最终平衡状态相当于题中平衡状态进行减压、降温，减压时氨气的体积分数减小，而降温时氨气的体积分数增大，所以选D，
故答案为：D；通入2molAB₃和1molB₂相当于加入1molA₂和4molB₂，所以最终平衡状态相当于题中平衡状态进行减压、降温，减压时AB₃的体积分数减小，而降温时AB₃的体积分数增大，所以选D；
（4）达平衡时，A₂、B₂、AB₃的量分别为1molA₂、5molB₂、2molAB₃，要使反应向正反应方向进行，则起始的A₂的量应大于1mol，由于是恒温恒容体积不相等反应的等效平衡，经转化后，所有对应量要相等，故A₂的投入量不能超过2mol，即1mol＜a＜2mol，故答案为：1mol＜a＜2mol．

点评：本题考查化学平衡的有关计算、等效平衡与平衡移动等，难度中等，注意对平衡影响因素的理解．