Question

（16分）在一容積為2 L的密閉容器內加入0.2 molA和0.6 molB，在一定條件下發生反應：A(s)＋3B(g)2C(s)＋3D(g) 已知該反應在不同溫度下的平衡常數如下表：

溫度/℃	1000	1150	1300
平衡常數	64．0	50.7	42．9

請回答下列問題：
⑴該反應的平衡常數表達式K＝              ，ΔH         0(填“＞”或“＜”)。
⑵1000 ℃時,4 min后達到平衡．求4 min內D的平均反應速率v(D)＝              ，B的平衡轉化率為              ，平衡時B的體積分數              。
⑶欲提高⑵中B的平衡轉化率，可采取的措施是              
A．減少C的量        B．增加A的量          C．移出部分D   
D．降低反應溫度        E．減小容器的容積       F．加入合適的催化劑
⑷1000 ℃時, 在一容積為2 L的密閉容器內加入XmolC和0.6 molD，5 min后達到平衡，B的濃度與⑵中B的濃度相同，求X的范圍              
⑸下列說法中能說明反應已達到平衡狀態的是              
A．容器內混合氣體的壓強不隨時間變化而變     B．B的速率不隨時間的變化而變化
C．c(B)︰c(D)=1︰1                          D．混合氣體的密度保持不變(M(B)≠M(D))

Answer 1

⑴c³(D) / c³(B) ；＜ ；⑵  0.06 mol·L^－1·min^－1；80％ ；20％ ⑶ CD ；⑷ ＞0.08 ；⑸ BD 。

解析試題分析：根據化學平衡常數的定義可得K= c³(D) / c³(B)。由于升高溫度，平衡常數減小。說明升高溫度，化學平衡向逆反應方向移動。逆反應方向為吸熱反應，所以該反應的正反應為放熱反應。因此ΔH＜0. ⑵1000 ℃時,4 min后達到平衡．假設達到平衡時生成D的物質的量濃度為x,則消耗B的物質的量濃度也是x．平衡時B的濃度為(0.3-x)mol/L．x³/(0.3-x)³=64．0。解得x=0.24mol/L．則4 min內D的平均反應速率v(D)＝0.24mol/L÷4min=0.06mol/(L·min)。B的轉化率為(0.24mol/L÷0.3mol/L)×100％=80％． 因為在反應達到平衡時B的物質的量濃度為(0.3-x)mol/L=（0.3-0.24）mol/L=0.06mol/L該反應是個反應前后氣體體積相等的反應，元素平衡時B的體積分數（0.06mol/L÷0.3mol/L)×100％=20％． ⑶A．由于C是固體，所以減少C的量，對化學平衡的移動無影響。錯誤。B．由于A的狀態是固體，所以增加A的量，平衡不移動，錯誤。C．移出部分D，加成生成物的濃度，平衡正向移動，B的平衡轉化率提高。正確。D．降低反應溫度，平衡正向移動，B的平衡轉化率提高。正確。E．減小容器的容積，因為該反應是反應前后氣體體積相等的反應，所以改變壓強，化學平衡不移動。錯誤。F．加入合適的催化劑，正反應、逆反應的速率加快，但是平衡不發生移動。錯誤。因此正確選項為CD。（4）在反應開始時c(D)=0.3mol/L．當反應達到平衡后，c(B)= 0.06mol/L，因為在方程式中B、D的系數相同，因此D的平衡濃度為c(D)(平衡)=0.24mol/L．由于在化學方程式A(s)＋3B(g) 2C(s)＋3D(g)中C：B=2:3，所以消耗的C的物質的量為0.06mol/L×2L×2/3=0.08mol。該反應為可逆反應，當達到平衡后還應該存在C物質。因此開始時加入的C的物質的量應該比0.08mol多。即X＞0.08mol。⑸A．由于該反應是反應前后氣體體積相等的可逆反應，無論反應是否達到平衡，容器內混合氣體的壓強都不隨時間變化而變。錯誤。B．因為B是氣態物質。若它的速率不隨時間的變化而變化，說明其濃度不再發生變化，反應達到平衡。正確。C．由于在方程式中二者的系數相同，所以任何時刻c(B)︰c(D)=1︰1。不能說明反應達到平衡狀態。錯誤。D．因為參加反應的物質有固體，而且M(B)≠M(D)。若反應達到平衡狀態，各種氣體的質量不變，總質量不變，混合氣體的密度保持不變；若反應未達到平衡，則混合氣體的質量就要發生變化，則混合氣體的密度就要發生變化，因此該項內容能作為反應達到平衡的標志。正確。
考點：考查平衡常數表達式、反應熱的判斷、化學反應速率的計算、平衡時物質的轉化率及含量的計算、提高反應物轉化率的措施、化學平衡狀態的判斷的知識。