Question

在T℃条件下，向1L固定体积的密闭容器M中加入2mol X和1molY，发生如下反应：
2X（g）+Y（g）?aZ（g）+W（g）△H=-Q kJ?mol^-1（Q＞0）
当反应达到平衡后，反应放出的热量为Q₁kJ，物质X的转化率为α；若平衡后再升高温度，混合气体的平均相对分子质量减小．
已知：该反应的平衡常数随温度的变化如下表：

温度/	200	250	300	350
平衡常数K	9.94	5.2	1	0.5

请填写下列空白：
（1）化学计量数a的值为

 

．
（2）写出该反应平衡常数K的表达式

 

（a必须用具体的值表示）．
（3）X的转化率α=

 

（用含Q、Q₁的代数式表示）．
（4）在300℃发生上述反应，以表中的物质的量投入到相同的恒容反应器中，其中向正反应方向转化的有

 

（选填A、B、C、D、E）．

	n（X）	N（Y）	N（Z）	N（W）
A	1	5	2	3
B	2	2	1	1
C	3	3	0	6
D	0.5	2	1	1
E	1	0.3	2	2

（5）若在某温度下，2molX和1mol Y在该容器中反应达平衡，X的平衡转化率为50%，则该温度为

 

℃．
（6）维持T℃条件不变，若在一个和原容器体积相等的恒压容器N中，加入2mol X和1molY发生如上反应并达平衡，则

 

（选填M或N）容器中的反应先达到平衡状态，容器中X的质量分数M

 

N（选填＞、＜、=符号）．

Answer 1

考点：化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）反应是放热反应，若平衡后再升高温度，平衡向吸热反应方向进行，混合气体的平均相对分子质量减小，气体质量守恒，说明逆向反应是气体物质的量增大的反应，2+1＞a+1，a＜2；
（2）依据化学平衡常数概念书写，生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积；
（3）依据转化率=

反应量

起始量

×100%，结合反应热量变化列式计算；
（4）反应在同一容器内进行，体积相同，方程式中各物质的化学计量数都是1，所以在计算中均可用物质的量数值代替浓度数值，求出此时的浓度商Q_c，平衡向正反应方向移动，浓度商小于平衡常数；
（5）依据化学平衡三段式列式计算平衡常数对比表中数据判断；
（6）依据恒温恒压溶液中反应达到平衡状态过程中是气体压强减小的反应，为保持恒压反应过程中N中压强大于M容器中，反应速率和转化率大于M容器．

解答： 解：（1）反应是放热反应，若平衡后再升高温度，平衡向吸热反应方向进行，混合气体的平均相对分子质量减小，气体质量守恒，说明逆向反应是气体物质的量增大的反应，2+1＞a+1，a＜2，所以a=1，
故答案为：1；
（2）2X（g）+Y（g）?aZ（g）+W（g），依据化学平衡常数概念化学平衡常数=

c(Z)×c(W)

c2(X)×c(Y)

，
故答案为：

c(Z)×c(W)

c2(X)×c(Y)

；
（3）向1L固定体积的密闭容器M中加入2mol X和1molY，发生如下反应设消耗X物质的量为m，当反应达到平衡后，反应放出的热量为Q₁kJ，
2X（g）+Y（g）?aZ（g）+W（g）△H=-Q kJ?mol^-1（Q＞0）
2                                 QKJ
m                                  Q₁KJ
m=

2Q1

Q

mol，
则X的转化率α=

2Q1 Q

2

×100%=

Q1

Q

×100%，
故答案为：

Q1

Q

×100%；
（4）浓度商Q=

c(Z)×c(W)

c2(X)×c(Y)

，分别计算后和300℃发生上述反应平衡常数为1比较分析判断，体积为1L，所以物质的浓度用物质的量代替计算，
A、Q=

c(Z)×c(W)

c2(X)×c(Y)

=

2×3

12×5

=1=K，说明反应达到平衡状态，故A不符合；
B、Q=

c(Z)×c(W)

c2(X)×c(Y)

=

1×1

22×2

=0.125＜1，说明反应正向进行，故B符合；
C、Q=

c(Z)×c(W)

c2(X)×c(Y)

=

0×6

12×1

=0＜1，说明反应正向进行，故C符合；
D、Q=

c(Z)×c(W)

c2(X)×c(Y)

=

1×1

0．52×2

=2＞1，说明平衡逆向进行，故D不符合；
E、Q=

c(Z)×c(W)

c2(X)×c(Y)

=

2×2

12×0.3

=13.3＞1．说明平衡逆向进行，故E不符合；
故答案为：BC；
（5）若在某温度下，2molX和1mol Y在该容器中反应达平衡，X的平衡转化率为50%，
                   2X（g）+Y（g）?Z（g）+W（g），
起始量（mol/L）      2       1       0      0
变化量（mol/L） 2×50%=1     0.5     0.5    0.5
平衡量（mol/L）     1        0.5      0.5    0.5
K=

c(Z)×c(W)

c2(X)×c(Y)

=

0.5×0.5

12×0.5

=0.5
依据表中平衡常数数据分析，对应温度为350℃，
故答案为：350；
（6）恒温恒压溶液中反应达到平衡状态过程中是气体压强减小的反应，为保持恒压反应过程中N中压强大于M容器中，反应速率和转化率大于M容器，维持T℃条件不变，若在一个和原容器体积相等的恒压容器N中，加入2mol X和1molY发生如上反应并达平衡，N容器中反应速率快先达到平衡状态，N容器中压强大于M容器中，转化率大于M容器，所以容器中X的质量分数M中大，
故答案为：N；＞．

点评：本题考查了化学平衡移动原理的应用，化学平衡常数计算，化学平衡影响因素的分析判断，平衡计算方法，注意平衡常数随温度变化，掌握基础是关键，题目难度中等．