Question

4．一定温度下，向容积为2L的密闭容器中通入3molA和2mol B，混合气体起始压强为p₀．发生如下反应：3A（g）+B（g）═xC（g）+2D（s），反应进行到1min时测得剩余1.2molA，此时C的浓度为0.6mol/L．反应进行到2min时该容器内混合气体总压强为p，5min后反应达到平衡．
（1）X为2．
（2）反应在1min内，B的平均反应速率为0.3mol•L^-1•min^-1；
（3）请用p₀、p来表示2min时反应物B的转化率为$\frac{125（p-{p}_{0}）}{{p}_{0}}$%．
（4）在四种不同的条件下测定得到以下反应速率，其中表示的反应速率最快的是B
A．v（A）=0.5mol•L^-1•min^-1              
B．v（B）=0.2mol•L^-1•min^-1
C．v（C）=0.3mol•L^-1•min^-1              
D． v（D）=0.5mol•L^-1•min^-1．

Answer 1

分析 （1）利用物质的量之比等于化学计量数之比计算x的值；
（2）根据方程式计算参加反应的B的物质的量，根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$，计算v（B）；
（3）相同条件下，压强之比等于物质的量之比，据此计算平衡后混合气体总的物质的量，利用差量法计算参加反应的B的物质的量，再根据转化率定义计算；
（4）根据反应速率之比与化学计量数成正比，将不同物质的速率转换成同一物质的速率再比较大小．

解答 解：（1）反应进行到1min时测得剩余1.2molA，此时C的浓度为0.6mol/L，参加反应的A的物质的量为3mol-1.2mol=1.8mol，生成的C为0.6mol/L×2L=1.2mol，故1.8mol：1.2mol=3：2，解得x=2，答案为：2；
（2）反应进行到1min时测得剩余1.2molA，此时C的浓度为0.6mol/L，参加反应的A的物质的量为3mol-1.2mol=1.8mol，由方程式可知，参加反应的B为1.8mol×$\frac{1}{3}$=0.6mol，则1min内，B的平均反应速率为$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{1min}$=0.3mol/（L．min），故答案为：0.3 mol•L^-1•min^-1；
（3）反应进行到2min时该容器内混合气体总压强为p，混合气体起始压强为p₀，故平衡后混合气体总的物质的量为（3mol+2mol）×$\frac{p}{{p}_{0}}$=$\frac{5p}{{p}_{0}}$mol，故2min后混合气体物质的量减少量为（5-$\frac{5p}{{p}_{0}}$）mol，则：
3A（g）+B（g）═2C（g）+2D（s）           物质的量减少△n
               1mol                                                            2mol
               n（B）                                                （5-$\frac{5p}{{p}_{0}}$）
故n（A）=（5-$\frac{5p}{{p}_{0}}$）×$\frac{1}{2}$mol，故B的转化率=$\frac{（5-\frac{5}{{p}_{0}}）×\frac{1}{2}mol}{2mol}×100%$=$\frac{125（p-{p}_{0}）}{{p}_{0}}%$；
故答案为：$\frac{125（p-{p}_{0}）}{{p}_{0}}$； 
（4）根据反应速率之比与化学计量数成正比，将不同物质的速率转换成A的速率；
A．v（A）=0.5mol•L^-1•min^-1              
B．v（B）=0.2mol•L^-1•min^-1时v（A）=v（B）×3=0.6mol•L^-1•min^-1；
C．v（C）=0.3mol•L^-1•min^-1时v（A）=v（C）×$\frac{3}{2}$=0.45mol•L^-1•min^-1；        
D．D为固体，不能用来表示反应速率；则B对应的v（A）最大，反应速率最快，
故答案为：B．

点评 本题综合考查反应速率计算、反应物转化率计算及速率的大小比较等，题目难度不大，注意理解化学反应速率与化学计量数之间的关系是解题关键，特别注意固体或纯液体无法用来表示反应速率，这是难点．