题目内容

15.一定温度下,将3molA气体和1molB气体通入一密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)?xC(g).请填写下列空白:
(1)若容器体积固定为2L,反应2min时测得剩余0.6molB,C的浓度为0.4mol/L.
①2min内,A的平均反应速率为0.3mol/(L•min);x=2;
②若反应经4min达到平衡,平衡时C的浓度小于0.8mol/L (填“大于”、“等于”或“小于”);
③平衡混合物中C的体积分数为22%,则B的转化率是36%;
(2)若维持容器压强不变:
①达到平衡时C的体积分数大于22%(填“大于”、“等于”或“小于”);
②改变起始物质加入的量,欲使反应达到平衡时C的物质的量是原平衡的2倍,则应加入6mol A气体和2mol B气体.

分析 (1)①计算参加反应B的物质的量,再根据方程式计算参加反应A的物质的量,根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算v(A);根据n=cV计算生成C的物质的量,利用物质的量之比等于化学计量数之比计算x;
②随着反应的进行,反应速率逐渐减小,若反应经4min达到平衡,后2min的平均速率小于前2min的平均速率,后2min内C的浓度变化小于0.4mol/L;
③平衡混合物中,C的体积分数为22%,设转化了ymolB,利用三段式表示出平衡时各组分的物质的量,利用C的体积分数列方程计算y,进而计算B的转化率;
(2)①若维持容器压强不变,判断条件体积变化,等效为压强变化,分析平衡移动方向;
②若维持容器压强不变,改变起始物质加入的量,欲使反应达到平衡时C的物质的量是原平衡的2倍,与原平衡等效,反应物转化率相等,应满足A、B的物质的量之比与初始配比数相等且为原来的2倍.

解答 解:(1)反应2min时测得剩余0.6mol B,则参加反应的B为1mol-0.6mol=0.4mol,由方程式可知参加反应的A为0.4mol×3=1.2mol,故v(A)=$\frac{\frac{1.2mol}{2L}}{2min}$=0.3mol/(L•min),
C的浓度为0.4mol/L,则生成C的物质的量=2L×0.4mol/L=0.8mol,则0.4mol:0.8mol=1:x,解得:x=2,
故答案为:0.3mol/(L•min);2;
②随着反应的进行,反应速率逐渐减小,若反应经4min达到平衡,后2min的平均速率小于前2min的平均速率,前2min内C的浓度变化为0.4mol/L,则后2min内C的浓度变化小于0.4mol/L,故平衡时C的浓度小于0.8mol/L,
故答案为:小于;
③平衡混合物中,C的体积分数为22%,设转化了xmolB,则有:
           3A(g)+B(g)═2C(g)
起始(mol):3       1       0
转化(mol):3x      x      2x
平衡(mol):3-3x  1-x      2x
则:$\frac{2x}{3-3x+1-x2+x}$=22%,解得:x=0.36,
则B的转化率是:$\frac{0.36mol}{1mol}$×100%=18%,
故答案为:36%;
(2)①容器体积固定时C的体积分数为22%,若维持容器压强不变,应缩小体积,等效为增大压强,平衡向正方向移动,则达到平衡时C的体积分数大于22%,
故答案为:大于;
②若维持容器压强不变,改变起始物质加入的量,欲使反应达到平衡时C的物质的量是原平衡的2倍,与原平衡等效,反应物转化率相等,应满足A、B的物质的量之比与初始配比数相等且为原来的2倍,则应加入6molA,2molB,
故答案为:6;2.

点评 本题综合考查化学平衡的计算,题目难度中等,明确化学平衡及其影响为结构件,注意利用三段式法解答该题,易错点为(2),注意等效平衡的理解和应用,试题培养了学生的化学计算能力.

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