Question

【題目】在T℃條件下，向1L固定體積的密閉容器M中加入2molX和1molY，發生如下反應：2X(g)＋Y(g)a Z(g)＋W(g) ΔH＝－890kJ·mol－1(a為正整數)。

當反應達到平衡后，反應放出的熱量為Q1kJ，物質X的轉化率為α；若平衡后再升高溫度，混合氣體的平均相對分子質量減小，則

（1）化學計量數a的值為_____。

（2）溫度維持T ℃不變，若起始時向容器M中加入4molX和6molY，若達到平衡時容器內的壓強減小了10%，則反應中放出的熱量為___kJ。

（3）溫度維持T ℃不變，若在一個和原容器體積相等的恒壓容器N中，加入2molX和1 molY發生如上反應并達平衡，則容器中X的質量分數M___N(選填＞、＜、＝符號)。

（4）已知：該反應的平衡常數隨溫度的變化如表：

溫度/℃	200	250	300	350
平衡常數K	9.94	5.2	1	0.5

若在某溫度下，2molX和1molY在容器M中反應達平衡， X的平衡轉化率為50%，則該溫度為_____℃。平衡時 X的體積分數為____。

Answer 1

【答案】1 890 ＞ 350 40%

【解析】

(1)在質量一定的情況下，平均相對分子質量與氣體的分子數成反比。

(2)在相同的溫度和相同的體積條件下，壓強之比等于氣體的物質的量之比。

(3)該反應的特點是正向氣體分子數減小，所以恒溫恒壓和恒溫恒容相比，相當于加壓；

(4)計算該溫度下的平衡常數，根據表格中平衡常數和溫度的關系判斷；

（1）該反應是一個正向放熱的反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，混合氣體的平均相對分子質量減小。平均相對分子質量的減小則說明反應物中氣體計量數之和大于生成物的，即3>a+1，a作為正整數，只能為1；

（2）同一溫度同一容器中，氣體的分子數之于其物質的量之比，當反應達到平衡時容器內的壓強減少了10%，則分子數目減少了10%，氣體的物質的量也就減少10%，即氣體的物質的量減少（4 mol +6 mol）×10%=1mol，根據反應式2X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(g)，當氣體的物質的量減少1mol時，參加反應的X的物質的量是2mol，則反應中放出的熱量為890kJ；

（3）該反應是一個正向氣體分子數減小的反應，在相同的溫度時，恒壓與恒容相比，相當于增大壓強。增大壓強該反應的平衡向正反應方向移動，則X的質量分數將變小，所以容器中X的質量分數M>N；

（4）2molX和1molY在容器M中反應并達到平衡時，X的轉化率為50%，則平衡時：

c(X)=(1-50%)×2mol÷1L=1mol/L；

c(Y)=0.5c(X)=0.5mol/L；

c(Z)=c(W)=c(Y)=0.5mol/L；

所以K=（0.5×0.5）÷（0.5×12）=0.5，所以其溫度是350℃。平衡時X的體積分數為：

1mol/L÷（1+0.5+0.5+0.5）mol/L=40%。