Question

Ⅰ．如下图所示，甲、乙之间的隔板K和活塞F都可左右自由移动，甲充入2molA和1molB，乙中充入2molC和1molHe，只有A为有色气体，此时K停在O处．在一定条件下发生逆反应：2A（g）+B（g）?2C（g）△H＜0；反应达到平衡后，再恢复至原温度．回答下列问题：
（1）该反应的平衡常数表达式为K=

 

，若升高温度，平衡常数K将

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）可根据

 

现象来判断甲、乙都已达到平衡．
（3）达到平衡时，隔板K最终停留在0刻度左侧a处，则a的取值范是

 

．
（4）若达到平衡时，隔板K最终停留在左侧刻度1处，则甲中C的物质的量为

 

mol．
Ⅱ．接上题，若一开始就将K、F同定，其他条件均与Ⅰ相同，请完成下列问题：
（1）当甲中的下列物理量不再变化时，能表明甲中反应已达平衡的是

 

A．混合气体的压强
B．混合气体的密度
C．B的物质的量浓度
D．气体的总物质的量
（2）达到平衡时，甲、乙中C的物质的量的关系是

 

（填“甲＞乙”或“甲＜乙”或“甲=乙”）：若平衡时测得甲中A的转化率为b，则乙中C的转化率为

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）根据化学平衡常数表达式的概念，结合条件中给出的可逆反应方程式解答；根据温度对化学平衡、化学平常数的影响解决，故答案为：减小．
（2）根据化学平衡状态的概念，结合题中的条件解决，故答案为：K、F不再移动或甲中的颜色不再发生变化．
（3）根据等效平衡的原理及可逆反应的特点，结合化学平衡的计算，采用极端假设的方法解决．
（4）根据（3）中的解析，将a的值换成1，进行计算即可．
Ⅱ_? （1）根据化学平衡状态的判断标准来判断．
A_? 2A（g）+B（g）?2C（g）△H＜0是一个反应前后气体计量系数不相等的可逆反应，压强的变化可以作为平衡的标准．故答案A正确．
B_? 根据混合气体的密度等于混合气体的质量与混合气体的比值，即密度的概念判断．故答案B错．
C_? 根据化学平衡状态与浓度的关系判断．故答案C正确．
D_? 根据物质的量与压强的关系，压强与化学平衡状态的关系判断．故答案D正确．
（2）根据影响化学平衡的条件解决，恒温、恒容条件下，通入“惰气”对平衡无影响；根据化学平衡计算，结合转化率的概念解决．

解答：解：Ⅰ．（1）根据化学平常数表达式的概念，生成物浓度计量系数次方的乘积与反应物浓度计量系数次方的乘积的比值解决，故答案为

c2(C)

c2(A)?c(B)

．
（2）根据化学平衡状态的判断条件，可逆反应达到平衡时，各物质的浓度保持不变，甲、乙两装置中到达平衡时，气体A的浓度保持不变，因此甲中的颜色保持不变，同时甲、乙中气体的量保持不变，因此K、F不再发生移动．故答案为：K、F不再移动或甲中气体的颜色不再发生变化．
（3）当乙中没有He气时，甲中充入2molA、1molB，与乙中充入2molC到达平衡状态时，为等效的，即两边气体的物质的量相等，隔板应位于中间0处，此后向乙中再充入1molHe气，会使乙中气体压强增大，隔板向甲的方向移动，会使甲中的反应向正向移动，再次到达平衡时，隔板位于a处，通过观察，当反应未开始时隔板位于0处，每一个格相当于0.5mol气体．隔板在a处时，甲中的气体为0.5×（6-a）mol．
设甲中反应到达平衡时，有xmolB发生反应，
           2A（g）+B（g）?2C（g）
开始（mol）  2      1       0  
转化（mol）   2x     x       2x
平衡（mol）  （2-2x）  （1-x）   2x
（2-2x）+（1-x）=（6-a）×0.5
  0.5a=x
当B完全反应时，x=1，a取最大，即a=2
故答案为：0＜a＜2
（4）根据题中的条件，当到达平衡时，隔板位于左侧1处，则说明乙端的相当有7个格，即乙中平衡时气体的物质的量为3.5mol，其中He为1mol．
设乙中到达平衡时有ymolC反应
            2C（g）?2A（g）+B（g）
开始（mol）  2         0       0       
转化（mol）   y         y      

1

2

y
平衡（mol）  （2-y）    y      

1

2

y 
（2-y）+y+

1

2

y=2.5
y=1
故答案为：1
Ⅱ_?（1）化学平衡状态的判断，在概念的基础上，延伸为，只要是物理量由变量到定量，即可作为判断平衡状态的依据，反应到达平衡状态．在恒温恒容的条件下，进行分析，甲中：
A_? 反应开始前，物质的量为3mol，反应开始后，平衡右移，气体减少，压强降低，当压强不变时即到达平衡状态，故A正确．
B_? 应为容器的体积不变，充入的气体的量固定，根据气体密度的关系式ρ=

m

V

，混合气体的密度是一个定值，不能作为判断平衡状态的标准，故B不正确
C_? 由于甲的体积固定，当反应开始后，气体的物质的量减小，浓度降低，当浓度不变时，即到达平衡状态．故答案C正确
D_? 由于甲的体积不变，反应开始，气体的物质的量减小，压强降低，当压强不变时，即气体的物质的量不变，到达平衡状态．故答案C正确
故选A、C、D
（2）由于甲、乙两边的体积不变，满足恒温、恒容条件，在乙中通入惰性气体，对平衡无影响，绝对转化后，满足甲、乙两端反应到达平衡后是等效的，即两端到达平衡后，每种组成分的量相同，故答案为：甲=乙，
根据化学平衡的计算、及达到平衡时甲、乙两端的平衡是等效的．
先求甲中达到平衡时，A、B、C的平衡量
           2A（g）+B（g）?2C（g）
开始（mol）  2      1       0  
转化（mol）   2b     xb      2b
平衡（mol）  （2-2b）  （1-b）   2b
设乙中到达平衡时C的转化率为ω，则有
           2C（g）?2A（g）+B（g）
开始（mol）  2         0       0       
转化（mol）   2?ω       2?ωω
平衡（mol）  （2-2ω）    2ωω  
则有：2-2ω=2b
ω=1-b
故答案为：ω=1-b

点评：本题是一个好题，它综合系统的考查了化学平衡的基本知识，平衡状态的判断，化学平衡移动原理的应用，化学平衡的计算等知识，作这类题目，一定要将基本理论掌握的很熟练，同时认真审题，将题目中的条件与基本理论有机的结合在一起，以加强分析解决问题的能力．