Question

16．一定温度下，将3molA气体和1molB气体通过一密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B （g）═xC（g）．
请填写下列空白：
（1）若容器体积固定为2L，反应1min时测得剩余1.8molA，C的浓度为0.4mol/L．
①x=2；
②若反应经2min达到平衡，平衡时C的浓度小于0.8mol/L（填“大于”、“等于”或“小于”）；
③平衡混合物中，C的体积分数为22%，则A的转化率是36.1%；
④改变起始物质加入的量，欲使反应达到平衡时C的物质的量分数与原平衡相等，起始加入的三种物质的物质的量n（A）、n（B）、n（C）之间应满足的关系式n（A）+1.5n（C）=3、n（B）+0.5n（C）=1．
（2）若维持容器压强不变
①达到平衡时C的体积分数大于22%，（填“大于”、“等于”或“小于”）；
②改变起始物质加入的量，欲使反应达到平衡时C的物质的量是原平衡的2倍，则应加入6molA气体和2molB气体．

Answer 1

分析 （1）一定温度下，将3molA气体和1molB气体通入一密闭容器中，若容器体积固定为 2L，反应1min时测得剩余1.8molA，C的浓度为0.4mol/L，则：
            3A（g）+B（g）?x C（g）
起始量（mol）：3     1       0
变化量（mol）：1.2   0.4     0.4x
1min时（mol）：1.8   0.6     0.4x
①结合C的浓度计算x；
②后1min内速率小于前1min内反应速率，故后1min内C的浓度变化量小于0.4mol/L；
③令平衡时转化的B为ymol，表示出平衡时各组分的物质的量，再根据C的体积分数为22%列方程计算解答；
④改变起始物质加入的量，欲使反应达到平衡时C的物质的量分数与原平衡相等，恒温恒容下，反应前后气体体积不相等，按化学计量数转化到左边满足n（A）=3mol、n（B）=1mol；
（2）①由（1）分析可知，随反应进行混合气体物质的量减小，恒温恒容下平衡时压强减小，若维持容器压强不变，等效为在（1）中平衡基础上增大压强，平衡正向移动；
②改变起始物质加入的量，若转化到方程式左边满足n（A）：n（B）=3：1，恒温恒压下与原平衡为等效平衡，欲使反应达到平衡时C的物质的量是原平衡的2倍，则开始投入的A、B分别为原平衡起始投入量的2倍．

解答 解：一定温度下，将3molA气体和1molB气体通入一密闭容器中，若容器体积固定为 2L，反应1min时测得剩余1.8mol A，C的浓度为0.4mol/L，则：
             3A（g）+B（g）?x C（g）
起始量（mol）：3      1      0
变化量（mol）：1.2    0.4    0.4x
1min时（mol）：1.8    0.6    0.4x
①0.4mol/L×2L=0.4x，则x=2，故答案为：2；
②后1min内速率小于前1min内反应速率，故后1min内C的浓度变化量小于0.4mol/L，故2min达到平衡，平衡时C的浓度小于0.8mol/L，故答案为：小于；
③令平衡时转化的B为ymol，则：
             3A（g）+B（g）?2 C（g）
起始量（mol）：3      1       0
变化量（mol）：3y     y       2y
2min时（mol）：3-3y   1-y     2y
所以$\frac{2y}{4-2y}$=22%，解得y=$\frac{22}{61}$，故A的转化率为$\frac{3×\frac{22}{61}mol}{3mol}$×100%≈36.1%，
故答案为：36.1%；
④改变起始物质加入的量，欲使反应达到平衡时C的物质的量分数与原平衡相等，恒温恒容下，反应前后气体体积不相等，按化学计量数转化到左边满足n（A）=3mol、n（B）=1mol，则：n（A）+1.5n（C）=3、n（B）+0.5n（C）=1，
故答案为：n（A）+1.5n（C）=3、n（B）+0.5n（C）=1；
（2）①由（1）分析可知，随反应进行混合气体物质的量减小，恒温恒容下平衡时压强减小，若维持容器压强不变，等效为在（1）中平衡基础上增大压强，平衡正向移动，达到平衡时C的体积分数大于22%，
故答案为：大于；
②改变起始物质加入的量，若转化到方程式左边满足n（A）：n（B）=3：1，恒温恒压下与原平衡为等效平衡，欲使反应达到平衡时C的物质的量是原平衡的2倍，则开始投入的A、B分别为原平衡起始投入量的2倍，则应加入6molA气体和2molB气体，
故答案为：6；2．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、等效平衡等，难度中等，（1）中②注意根据反应速率分析前、后1min内C的浓度变化量，理解等效平衡规律：1、恒温恒容，反应前后气体体积不等，按化学计量数转化到一边，对应物质满足等量；反应前后气体体积相等，按化学计量数转化到一边，对应物质满足等比，2：恒温恒压，按化学计量数转化到一边，对应物质满足等比．