Question

【題目】在T℃條件下，向1L固定體積的密閉容器M中加入2 mol X和1 mol Y，發(fā)生如下反應(yīng)： 2X(g) + Y(g) a Z(g) + W(g) △H = －Q kJ·mol－1 (Q>0)。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，反應(yīng)放出的熱量為Q1 kJ，物質(zhì)X的轉(zhuǎn)化率為α；若平衡后再升高溫度，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量減小，則

（1）化學(xué)計(jì)量數(shù)a的值為____________________；此反應(yīng)的逆反應(yīng)△S__________0 (填﹤,﹥,﹦)。

（2）下列說(shuō)法中能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)的是___________________________。

A、容器內(nèi)壓強(qiáng)一定 B、v(X)正=2 v (Y)逆

C、容器內(nèi)Z分子數(shù)一定 D、容器內(nèi)氣體的質(zhì)量一定

E、容器內(nèi)氣體的密度一定 F：X、Y、Z、W的濃度之比為2∶1∶a∶1

（3）維持溫度不變，若起始時(shí)向該容器中加入的物質(zhì)的量如下列各項(xiàng)，則反應(yīng)達(dá)到平衡后(稀有氣體不參與反應(yīng)),與之是等效平衡的是______________。

A．2 mol X、1mol Y、1mol Ar B．a(chǎn) mol Z、1mol W

C．1 molX、0.5mol Y、0.5a mol Z、0.5 mol W D．2 mol X、1mol Y、1mol Z

（4）維持溫度不變，若起始時(shí)向容器中加入4mol X和6 mol Y，若達(dá)平衡時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)減小了15%，則反應(yīng)中放出的熱量為___________________kJ。

（5）已知：該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	150	200	250	300	350
平衡常數(shù)K	9.94	5.2	1	0．5	0．21

試回答下列問(wèn)題：

若在某溫度下，2 mol X和1 mol Y在該容器中反應(yīng)達(dá)平衡， X的平衡轉(zhuǎn)化率為50％，則該溫度為__________________℃。

Answer 1

【答案】 1 > ABC ABC 1.5Q kJ 300

【解析】（1）反應(yīng)放熱，若平衡后再升高溫度，則平衡向左移動(dòng)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量減小，說(shuō)明反應(yīng)物氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和大于生成物氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和，以此進(jìn)行分析。

（2）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，物質(zhì)的濃度、含量、質(zhì)量等不再發(fā)生變化，由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不相等，則平衡時(shí)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，由于是在固定體積的容器中反應(yīng)，則無(wú)論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，質(zhì)量和密度都不變，由此分析解答。

（3）對(duì)一般的可逆反應(yīng)，在T 、V不變的條件下，只改變起始加入情況，只要通過(guò)可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量系數(shù)比換算成平衡式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同，則二平衡等效；據(jù)此分析解答此題。

（4）同一條件下，壓強(qiáng)之比和氣體的物質(zhì)的量成正比，因此壓強(qiáng)的減小量等于氣體的物質(zhì)的量的減小量，據(jù)此分析解答。

（5）計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)，根據(jù)表格中平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系判斷即可。

（1）反應(yīng)放熱，若平衡后再升高溫度，則平衡向左移動(dòng)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量減小，說(shuō)明反應(yīng)物氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和大于生成物氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和，即2+1＞a+1，則a=1；反應(yīng)方程式為2X(g) + Y(g) Z(g) + W(g)，△S<0，此反應(yīng)的逆反應(yīng)△S>0；正確答案：1；>。

（2）由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不相等，則壓強(qiáng)不再發(fā)生變化說(shuō)明達(dá)到平衡，A正確；反應(yīng)速率之比和系數(shù)成正比，且滿(mǎn)足正逆反應(yīng)速率關(guān)系為v(X)正=2 v (Y)逆，說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，B正確；容器內(nèi)Z分子數(shù)一定，即Z的濃度不再發(fā)生變化，反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，C正確；由于反應(yīng)前后各物質(zhì)均為氣態(tài)，氣體的質(zhì)量始終不變，所以容器內(nèi)氣體的質(zhì)量一定不能判斷達(dá)到平衡，D錯(cuò)誤；參與反應(yīng)各物質(zhì)均為氣態(tài)，氣體總質(zhì)量始終不變，由于是在固定體積的容器中反應(yīng)，則無(wú)論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，密度都不變，E錯(cuò)誤； X、Y、Z、W的濃度之比為2∶1∶a∶1只是反應(yīng)的一種情況，不能判定反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，F錯(cuò)誤；正確選項(xiàng)ABC。

（3）針對(duì)2X(g) + Y(g) a Z(g) + W(g)反應(yīng)，當(dāng)維持溫度不變，容器的體積不變，加入2molX和1molY，反應(yīng)達(dá)到平衡；當(dāng)改變物質(zhì)的投入量，最終轉(zhuǎn)化為反應(yīng)的的量與原投入量相等，平衡等效；維持溫度不變，容器的體積不變，加入2molX和1molY，反應(yīng)達(dá)到平衡；再加入稀有氣體，對(duì)該平衡無(wú)影響，與原平衡等效，A正確；加入amolZ、1molW，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系，把生成物全部轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，相當(dāng)于加入2molX和1molY，與原平衡等效,B正確；加入1molX、0.5molY、0.5amol Z、0.5molW，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系，把生成物全部轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，其量為2molX和1molY，與原平衡等效，C正確；2molX、1molY、1molZ，反應(yīng)物的量小于2molX和1molY，與原平衡不等效；正確選項(xiàng)ABC。

(4)同一容器中,物質(zhì)的分子數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)容器內(nèi)的分子數(shù)目減少15%時(shí),氣體的物質(zhì)的量減少15%,即氣體的物質(zhì)的量減少（4+6）×15%=1.5mol,根據(jù)2X(g)+Y(g) Z(g) + W(g)反應(yīng)，知當(dāng)氣體的物質(zhì)的量減少1.5mol時(shí)參加反應(yīng)的X的物質(zhì)的量是3mol,則反應(yīng)中放出的熱量為1.5QkJ；正確答案：1.5Q kJ。

（5）2molX和1molY在容器M中反應(yīng)并達(dá)到平衡，x的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，

2X(g) + Y(g) a Z(g) + W(g)

起始量 2 1 0 0

轉(zhuǎn)化量 1 0.5 0.5 0.5

平衡量 1 0.5 0.5 0.5

平衡時(shí)，c(X)=(1-0.5)×2/1=1mol/L, c(Y)=0.5/1=0.5 mol/L, c(Z)= c(W)=0.5/1=0.5 mol/L；平衡常數(shù)K= c(Z)×c(W)/ c(Y)×c2(X)=0.5×0.5/12×0.5=0.5,所以其溫度是300℃；正確答案：300。