Question

【題目】向體積為2L的固定密團容器中通入3molX氣體，在一定溫度下發生如下反應:2X(g) Y(g)+3Z(g)。

(1)經5min后反應達到平衡，容器內的壓強為起始時的1.2倍，則Y的反應速率為________mol/(L·min)。

(2)若上述反應在甲、乙、丙、丁四個同樣的密閉容器中進行，在同一段時間內測得容器內的反應速率分別為甲:v(X)=3.5 mol/(L·min)；乙:v(Y)=2 mol/(L·min)；丙:v(Z)=4.5 mol/(L·min)；丁：v(X)=3.5 mol/(L·s)。若其他條件相同，溫度不同，則溫度由高到低的順序是(填序號)______。

(3)向達到(1)所述的平衡體系中充入氦氣，則平衡_______(填“向左”、“向右”或“不”) 移動；從(1)所述的平衡體系中移走部分Y氣體，則平衡_______(填“向左”、“向右”或“不”) 移動。

(4)在相同條件下向達到(1)所述的平衡體系中再充入0.5molX氣體，則平衡后X的轉化率與(1)所述的平衡中X的轉化率相比較_________。

A.無法確定 B.前者定大于后者 C.前者一定等于后者 D.前者一定小于后者

(5)保持溫度和壓強不變，起始時加入X、Y、Z物質的量分別為amol、bmol、cmol，a為任意值，達到平衡時仍與(1)的平衡等效。則：b、c該滿足的關系為________。

Answer 1

【答案】 0.03 丁>乙>甲>丙 不 向右 B c=3b

【解析】 設平衡時生成Y的物質的量為x，根據三段模式解題：

2X(g) Y(g)+3Z(g)

開始： 3 0 0

轉化： 2x x 3x

平衡：3-2x x 3x

等溫等容的密閉容器中，氣體的壓強比等于氣體的物質的量之比，所以有3-2x+x+3x=1.2×3，解得x=0.3mol ，所以Y的反應速率v= ÷5min=0.03 mol/(L·min) ，答案為0.03。

(2)化學反應速率之比等于各物質的化學計量數之比，將不同物質的反應速率轉化成同一種物質的反應速率才可以比較不同條件下的反應快慢：甲:v(X)=3.5 mol/(L·min)，乙:v(Y)=2 mol/(L·min)，則v(X )=4 mol/(L·min)，丙:v(Z)=4.5 mol/(L·min)，則v(X)=3 mol/(L·min)，丁:v(X)=3.5 mol/(L·s)，將單位s轉化為min， v(X)=210 mol/(L·min)，其他條件相同時，反應速率越大溫度越高，所以溫度的大小順序為：丁>乙>甲>丙。

(3)因為是一個等容的密閉容器，充入惰性氣體氦氣，反應物和生成物濃度不變，所以正逆反應速率也不變，正逆反應速率仍相等，故平衡不移動；若移走部分Y氣體，生成物濃度減小，逆反應速率減小，正反應速率不變，導致正反應速率大于逆反應速率，平衡向右移動。

(4)可以使用虛擬法分析，假設將0.5molX氣體充入另一個密閉容器中，使反應體系的溫度、壓強與充入3molX的反應體系的溫度、壓強分別相等，則兩者構成一個等效平衡，X的轉化率相等。現在將裝在第二個容器中的0.5mol的X氣體壓入第一個容器中，保持體積不變，相當于增壓，平衡向氣體體積縮小的方向即逆反應方向移動，所以X的轉化率變小，故前者X的轉化率大于后者X的轉化率，答案選B。

(5)本題利用等效平衡的規律解題。等溫等壓的條件下，要達到等效平衡，只要開始時充入的各物質的比例與起始狀態時充入的各物質的比例相同即可，該題中起始狀態充入3molX氣體，通過“一邊倒”的轉化知Y與Z的物質的量之比為1：3， a取任意值，通過“一邊倒”方法轉化為生成物，只需要(b+a/2)：（c+3a/2）=1:3即可達到等效平衡，解得c=3b。