Question

7．将等物质的量的A、B混合于2L密闭容器中，发生如下反应，3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g）．经5min后，测得D的浓度为0.5mol•L^-1，c（A）：c（B）=3：5，C的平均反应速率为0.1mol•L^-1•min^-1．求：
（1）此时A的浓度及反应开始前放入容器中的A、B的物质的量．
（2）B的平均反应速率．
（3）x的值是多少？
（4）若达到平衡时D的浓度为0.6mol•L^-1，A的平衡转化率α（A）=60%，B的平衡浓度为1.2mol/L．

Answer 1

分析 （1）5min后，测得D的浓度为0.5mol•L^-1，则生成的D为0.5mol/L×2L=1mol，设开始A、B的物质的量均为n，利用三段式表示出5min时A、B的物质的量，再根据A、B浓度之比列方程计算A、B起始物质的量，进而计算此时A的浓度；
（2）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（B）；
（3）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（D），再根据反应速率之比等于化学计量数之比计算x的值；
（4）根据D的浓度变化量计算A的浓度变化量、B的浓度变化量，再计算A的物质的量变化量，进而计算A的平衡转化率，B的平衡浓度=B的起始浓度-B的浓度变化量．

解答 解：（1）5min后，测得D的浓度为0.5mol•L^-1，则生成的D为0.5mol/L×2L=1mol，设开始A、B的物质的量均为n，则：
            3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g）
开始（mol）：n      n             0
转化（mol）：1.5    0.5           1
5min时（mol）：n-1.5  n-0.5         1
此时A、B的物质的量浓度之比为3：5，则（n-1.5）：（n-0.5）=3：5，解得n=3，
此时A的浓度为$\frac{（3-1.5）mol}{2L}$=0.75mol/L，
答：此时A的浓度为0.75mol/L，反应开始前放入容器中的A、B的物质的量为3mol．
（2）B的平均反应速率为$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{5min}$=0.05mol/（L•min），
答：B的平均反应速率为0.05mol/（L•min）．
（3）经5min后，测得D的浓度为0.5mol•L^-1，则v（D）=$\frac{0.5mol/L}{5min}$=0.1mol/（L•min），C的平均反应速率是0.1mol/（L•min），则：0.1mol/（L•min）：0.1mol/（L•min）=2：x，解得x=2，
答：x的值是2．
（4）若达到平衡时D的浓度为0.6mol•L^-1，由方程式可知，△c（A）=$\frac{3}{2}$△c（D）=$\frac{3}{2}$×0.6mol/L=0.9mol/L，A的平衡转化率α（A）=$\frac{2L×0.9mol/L}{3mol}$×100%=60%，△c（B）=$\frac{1}{2}$△c（D）=$\frac{1}{2}$×0.6mol/L=0.3mol/L，B的平衡浓度为 $\frac{3mol}{2L}$-0.3mol/L=1.2mol/L，
故答案为：60%；1.2mol/L．

点评 本题考查化学平衡的计算，侧重分析与计算能力的考查，题目难度中等．