题目内容

9.在3种不同条件下,分别向容积为2L的恒容密闭容器中充入2mol A和1mol B,发生反应:2A(g)+B(g)?2D(g)△H=Q kJ•mol-1.相关条件和数据见下表:下列说法正确的是(  )
实验编号实验Ⅰ实验Ⅱ实验Ⅲ
反应温度/℃700700750
达平衡时间/min40530
n(D)平衡/mol1.51.51
化学平衡常数K1K2K3
A.K3>K2=K1
B.实验Ⅱ可能使用了催化剂
C.实验Ⅲ达平衡后容器内的压强是实验Ⅰ的$\frac{9}{10}$倍
D.实验Ⅲ达平衡后,恒温下再向容器中通入1 mol A和1 mol D,平衡不移动

分析 A.反应为2A(g)+B(g)?2D(g),比较实验I和III,温度升高,平衡时D的量减少,化学平衡向逆反应方向移动,温度相同,平衡常数相同,据此分析;
B.实验II达到平衡的时间很短,与实验I温度相同,平衡时各组分的量也相同,据此判断;
C.根据理想气体状态方程pV=nRT分析;
D.温度不变,平衡常数不发生改变,根据浓度商与平衡常数K的关系判断化学反应的方向.

解答 解:A.反应为2A(g)+B(g)?2D(g),比较实验I和III,温度升高,平衡时D的量减少,化学平衡向逆反应方向移动,则K3<K1,温度相同,平衡常数相同,则K1=K2,综上,则平衡常数的关系为:K3<K2=K1,故A错误;
B.实验II达到平衡的时间很短,与实验I温度相同,平衡时各组分的量也相同,可判断实验II使用了催化剂,催化剂加快反应速率,但不改变化学平衡状态,故B正确;
C.根据理想气体状态方程pV=nRT,反应起始时向容器中充入2mol A和1mol B,实验III达平衡时,n(D)=1mol,根据反应方程式,则平衡时n(A)=1mol,n(B)=0.5mol,实验I达平衡时,n(D)=1.5mol,根据反应方程式,n(A)=0.5mol,n(B)=0.25mol,则实验III达平衡后容器内的压强与实验I达平衡后容器内的压强之比为$\frac{{p}_{3}}{{p}_{1}}$=$\frac{(1+0.5+1)×(750+273.15)}{(0.5+0.25+1.5)×(700+273.15)}$$≠\frac{9}{10}$,故C错误;
D.实验III中,原平衡的化学平衡常数为K=$\frac{{c}^{2}(D)}{{c}^{2}(A)c(B)}$=$\frac{(0.5mol/L)^{2}}{0.25mol/L×(0.5mol/L)^{2}}$=4L/mol,温度不变,则平衡常数不变,实验Ⅲ达平衡后,恒温下再向容器中通入1 mol A和1 mol D,则此时容器中c(A)=1mol/L,c(B)=0.25mol/L,c(D)=1mol/L,此时浓度商$\frac{(1mol/L)^{2}}{(1mol/L)^{2}×0.25mol/L}=4L/mol=K$,则平衡不发生移动,故D正确.
故选BD.

点评 本题考查可逆反应的化学平衡,温度相同,平衡常数也相同,结合理想气体状态方程pV=nRT,根据反应商J与平衡常数K的关系判断化学反应的方向,题目难度中等.

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