Question

7．向甲、乙、丙三个密闭容器中充入一定量的A和B，发生反应：A（g）+xB（g）?2C（g）．各容器的反应温度、反应物起始量，反应过程中C的浓度随时间变化关系分别以如表和如图表示：

容器	甲	乙	丙
容积	0.5 L	0.5 L	1.0 L
温度/℃	T1	T2	T2
反应物 起始量	1.5 mol A 0.5 mol B	1.5 mol A 0.5 mol B	6.0 mol A 2.0 mol B

下列说法正确的是（　　）

• A． 平衡后，向甲容器中再充入0.5 mol A，A和B的转化率均增大
• B． 达到平衡时反应吸收的热量：Q_丙＞2Q_乙
• C． 若平衡时保持温度不变，改变容器体积平衡不移动
• D． T₁℃，起始时甲容器中充入0.5 mol A、1.5 mol B，平衡时A的转化率为25%

Answer 1

分析 甲乙只有温度不同，根据先拐先平数值大知，温度乙＞甲，升高温度C浓度减小，说明平衡逆向移动，则正反应是放热反应，△H＜0；
由表中数据知，乙丙只有反应物浓度不同，丙中浓度大于甲，则反应速率丙＞甲；
乙中平衡时A的转化率为$\frac{1mol/L×0.5L×\frac{1}{2}}{1.5mol}$=$\frac{1}{6}$，丙中A的转化率为$\frac{2mol/L×1L×\frac{1}{2}}{6mol}$=$\frac{1}{6}$，丙中压强为乙中2倍，压强增大平衡不移动，故x=1；
A．平衡后，向甲容器中再充入0.5 mol A，A的转化率减小、B的转化率均增大；
B．如果乙丙是等效平衡时，则丙容器是1L时加入的A、B物质的量应该分别是3mol、1mol，实际上是加入6molA、2molB，相当于增大压强，增大压强平衡不移动，两个容器中A的转化率相等，根据物质的量与反应热的关系计算；
C．该反应前后气体体积不变，则压强不影响平衡移动；
D．计算甲中平衡时各组分的浓度，进而计算平衡常数，令T₁℃，起始时甲容器中充入0.5molA、1.5molB，反应到达平衡时A的浓度变化量为x，再表示出平衡时各组分的浓度，利用平衡常数列方程计算x的值，进而计算A的转化率．

解答 解：甲乙只有温度不同，根据先拐先平数值大知，温度乙＞甲，升高温度C浓度减小，说明平衡逆向移动，则正反应是放热反应，△H＜0；
由表中数据知，乙丙只有反应物浓度不同，丙中浓度大于甲，则反应速率丙＞甲；
乙中平衡时A的转化率为$\frac{1mol/L×0.5L×\frac{1}{2}}{1.5mol}$=$\frac{1}{6}$，丙中A的转化率为$\frac{2mol/L×1L×\frac{1}{2}}{6mol}$=$\frac{1}{6}$，丙中压强为乙中2倍，压强增大平衡不移动，故x=1；
A．当反应物的物质的量之比等于其计量数之比时A的转化率最大，所以平衡后，向甲容器中再充入0.5 mol A，A的转化率减小、B的转化率均增大，故A错误；
B．如果乙丙是等效平衡时，则丙容器是1L时加入的A、B物质的量应该分别是3mol、1mol，实际上是加入6molA、2molB，相当于增大压强，增大压强平衡不移动，两个容器中A的转化率相等，则乙丙中反应掉的同一种物质的物质的量之比为1：2，则达到平衡时反应吸收的热量：Q_丙=2Q_乙，故B错误；
C．该反应前后气体体积不变，则压强不影响平衡移动，所以若平衡时保持温度不变，改变容器体积平衡不移动，故C正确；
D．甲中平衡时C的浓度为1.5mol/L，则：
             A（g）+B（g）?2C（g）
开始（mol/L）：3     1      0
变化（mol/L）：0.75  0.75   1.5
平衡（mol/L）：2.25  0.25   1.5
故T₁℃，该反应的平衡常数为K=$\frac{1．{5}^{2}}{2.25×0.25}$=4
令T₁℃，起始时甲容器中充入0.5molA、1.5molB，反应到达平衡时A的浓度变化量为x，则：
             A（g）+B（g）?2C（g）
开始（mol/L）：1     3       0
变化（mol/L）：x     x       2x
平衡（mol/L）：1-x   3-x     2x
所以$\frac{（2x）^{2}}{（1-x）．（3-x）}$=4，解得：x=0.75，故A的转化率=$\frac{0.75mol/L}{1mol/L}$×100%=75%，故D错误；
故选C．

点评 本题考查化学平衡计算，为高频考点，侧重考查学生分析判断及计算能力，正确判断x值、反应热及正确建立等效平衡是解本题关键，注意：化学平衡常数只与温度有关，题目难度中等．