Question

3．在1.0L密闭容器中放入0.10molA（g），在一定温度进行如下反应：A（g）═2B（g）+C（g）+D（s）△H=+85.1kJ•mol^-1．容器内气体总压强（P）与起始压强P₀的比值随反应时间（t）数据见表：（提示，密闭容器中的压强比等于气体物质的量之比）

时间t/h	0	1	2	4	8	16	20	25
$\frac{P}{{P}_{0}}$	1.00	1.50	1.80	2.20	2.30	2.38	2.40	2.40

回答下列问题：
（1）下列能提高A的转化率的是AE．
A．升高温度     B．体系中通入A气体   C．将D的浓度减小    D．通入稀有气体He，使体系压强增大到原来的5倍   E．若体系中的C为HCl，其它物质均难溶于水，滴入少许水
（2）该反应的平衡常数的表达式K$\frac{c{\;}^{2}（B）•c（C）}{c（A）}$，前2小时C的反应速率是0.02 mol•L^-1•h^-1；
（3）平衡时A的转化率0.70或70%，C的体积分数29%（均保留两位有效数字）；
（4）相同条件下，若该反应从逆向开始，建立与上述相同的化学平衡，则D的取值范围n（D）＞0.03mol
（5）已知乙酸是一种重要的化工原料，该反应所用的原理与工业合成乙酸的原理类似；常温下，将amolCH3COONa溶于水配成溶液，向其中滴加等体积的bmol•L^-1的盐酸使溶液呈中性（不考虑醋酸和盐酸的挥发），用含a和b的代数式表示醋酸的电离常数K_a=$\frac{10{\;}^{-7}（a-b）}{b}$．

Answer 1

分析 （1）提高反应物的转化率，使得化学平衡正向进行的因素均可以（但是不能加入物质本身）；
（2）化学平衡常数K=$\frac{各个生成物平衡浓度系数次方的乘积}{各个反应物平衡浓度系数次方的乘积}$，化学反应速率v=$\frac{△c}{△t}$来计算；
（3）根据三行式计算化学反应中物质的转化率以及物质的体积分数；
（4）若该反应从逆向开始，建立与上述相同的化学平衡，则Qc＞K，根据极限转化思想来实现等效平衡；
（5）根据电荷守恒结合平衡常数表达式计算．

解答 解：（1）A．升高温度，平衡正向移动，所以A的转化率增大，故A正确；
B．体系中通入A气体，A的转化率减小，故B错误；
C．将D（固体）的浓度减小，不会引起平衡的移动，A的转化率不变，故C错误；
D．通入稀有气体He，使体系压强增大到原来的5倍，但是各组分浓度不变，不会引起平衡的移动，A的转化率不变，故D错误；
E．若体系中的C为HCl，其它物质均难溶于水，滴入少许水，则压强减小，平衡正向移动，所以A的转化率增大，故E正确；
故选AE．
（2）化学平衡常数K=$\frac{各个生成物平衡浓度系数次方的乘积}{各个反应物平衡浓度系数次方的乘积}$=$\frac{c{\;}^{2}（B）•c（C）}{c（A）}$，在1.0L密闭容器中放入0.10mol A（g），设A的变化量是x，则
        A（g）?2B（g）+C（g）+D（s）
初始量：0.1     0      0      
变化量：x       2x     x
末态量：0.1-x    2x    x
则$\frac{0.1}{0.1-x+2x+x}$=$\frac{1}{1.8}$，解得x=0.04mol，所以前2小时A的反应速率是v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.04mol}{1.0L}}{2h}$=0.02mol．L^-1．h^-1，物质表示的反应速率之比等于系数之比，所以C表示的反应速率为：0.02 mol．L^-1．h^-1，
故答案为：$\frac{c{\;}^{2}（B）•c（C）}{c（A）}$；0.02；
（3）设：平衡时A的变化量是y，
       A（g）?2B（g）+C（g）+D（s）
初始量：0.1     0      0      
变化量：y       2y     y
平衡量：0.1-y   2y     y
化学反应在20h时建立平衡，所以$\frac{0.1-y+2y+y}{0.1}$=2.4，解得y=0.07mol，所以平衡时A的转化率=$\frac{0.07mol}{0.1mol}$×100%=70%，C的体积分数=$\frac{y}{0.1-y+2y+y}$×100%=$\frac{y}{0.1+2y}$×100%=$\frac{0.07}{0.1+2×0.07}$×100%=29%，
故答案为：0.70或70%；29%；
（4）相同条件下，若该反应从逆向开始，建立与上述相同的化学平衡，则D的取值范围n（D）＞0.03，
故答案为：＞0.03；
 （5）盐酸和醋酸钠之间反应生成氯化钠和醋酸，溶液显示中性，所以醋酸钠会剩余，c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，根据电荷守恒，c（Cl^-）=0.5bmol/L，c（CH₃COO^-）+c（Cl^-）=c（Na⁺）=0.5amol/L，所以c（CH₃COO^-）=（0.5a-0.5b）mol/L，
醋酸的电离常数K_a=$\frac{c（CH{\;}_{3}COO{\;}^{-}）•c（H{\;}^{+}）}{c（CH{\;}_{3}COOH）}$=$\frac{\frac{a-b}{2}××10{\;}^{-7}}{\frac{b}{2}}$=$\frac{10{\;}^{-7}（a-b）}{b}$，
故答案为：$\frac{10{\;}^{-7}（a-b）}{b}$．

点评 本题考查了化学平衡移动的影响因素、化学平衡的计算以及电离平衡常数的计算等，题目涉及的知识点较多，侧重反应原理的应用的考查，题目难度中等．