Question

【題目】Ⅰ.如圖所示，甲、乙之間的隔板K和活塞F都可左右移動，甲中充入2molA和1molB，乙中充入2molC和1molHe，此時K停在0處。在一定條件下發(fā)生可逆反應(yīng)：2A（g）+B（g）2C（g）；反應(yīng)達到平衡后，再恢復至原溫度。回答下列問題：

（1）可根據(jù) _______________現(xiàn)象來判斷甲乙都已達到平衡狀態(tài)。

（2）達到平衡時，隔板K最終停留在0刻度左側(cè)a處，則a的取值范圍是___________________。

（3）若達到平衡時，隔板K最終停留在左側(cè)刻度1處，此時甲容積為2L，反應(yīng)化學平衡常數(shù)為______________（帶單位）

Ⅱ.若一開始就將K、F如圖固定，其他條件均不變，則達到平衡時：

（1）測得甲中A的轉(zhuǎn)化率為b，則乙中C的轉(zhuǎn)化率為 _________________ ；

（2）假設(shè)乙、甲兩容器中的壓強比用d表示，則d的取值范圍是 ____________________ 。

Answer 1

【答案】 活塞K和F不在移動 0<a<2 4L/moL 1-b 4/3<d<3/2

【解析】試題分析：本題考查化學平衡的計算，極限法的使用，化學平衡的標志，恒溫恒容下的等效平衡規(guī)律。

I（1）甲、乙之間的隔板K和活塞F都可左右移動，說明甲乙都是恒壓容器。反應(yīng)2A（g）+B（g）2C（g）是正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，建立平衡的過程中氣體物質(zhì)的量發(fā)生變化，氣體體積發(fā)生變化，隔板K和活塞F發(fā)生移動，平衡時氣體物質(zhì)的量不變，隔板K和活塞F不再移動。根據(jù)隔板K和活塞F不再移動判斷甲乙都已經(jīng)達到平衡狀態(tài)。

（2）用極限法，若甲中A和B不反應(yīng)，隔板K停留在0刻度；若甲中A和B完全反應(yīng)則生成2molC，根據(jù)恒溫恒壓下氣體體積之比等于氣體物質(zhì)的量之比，（2mol+1mol）：2mol=6：V，V=4，則隔板K停留在0刻度左側(cè)2處；由于是可逆反應(yīng)則a的取值范圍2a0。

（3）若達到平衡時，隔板K最終停留在左側(cè)刻度1處，設(shè)開始到平衡過程中轉(zhuǎn)化的B的物質(zhì)的量為x，用三段式

2A（g）+B（g）2C（g）

n（起始）（mol） 2 1 0

n（轉(zhuǎn)化）（mol） 2x x 2x

n（平衡）（mol） 2-2x 1-x 2x

根據(jù)恒溫恒壓下氣體的體積之比等于氣體物質(zhì)的量之比列式3：（2-2x+1-x+2x）=6：5，解得x=0.5mol，則平衡時A、B、C的物質(zhì)的量依次為1mol、0.5mol、1mol，容積為2L，平衡時A、B、C的物質(zhì)的量濃度依次為0.5mol/L、0.25mol/L、0.5mol/L，化學平衡常數(shù)=c2（C）/[c2（A）·c（B）]=（0.5mol/L）2/[（0.5mol/L）20.25mol/L]=4L/mol。

II若一開始就將K、F如圖固定，起始甲乙中氣體物質(zhì)的量都是3mol，則甲乙是恒溫恒容且體積相等的容器。

（1）乙中平衡的建立可理解成：先在與甲等體積的乙容器中加入2molC達到平衡，維持溫度容積不變再充入1molHe。乙中加入2molC，采用一邊倒極限換算后為2molA和1molB，在恒溫恒容時甲中加入2molA和1molB與乙中加入2molC達到平衡時互為完全全等的等效平衡，測得甲中A的轉(zhuǎn)化率為b，則乙中C的轉(zhuǎn)化率為1-b；乙恒溫恒容平衡后再加入1molHe，由于各物質(zhì)的濃度沒有發(fā)生變化，化學平衡不移動，乙中C的轉(zhuǎn)化率仍為1-b。答案為：1-b。

（2）在恒溫恒容容器中壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比。用極限法，若甲中A和B沒有反應(yīng)，甲中氣體總物質(zhì)的量為3mol，乙和甲互為等效平衡，則乙中氣體總物質(zhì)的量為3mol+1mol（1mol為He）=4mol，此時乙、甲中的壓強比d=4/3；若甲中A和B完全反應(yīng)，平衡時甲中氣體總物質(zhì)的量為2mol，乙和甲互為等效平衡，則乙中氣體總物質(zhì)的量為2mol+1mol（1mol為He）=3mol，此時乙、甲中的壓強比d=3/2；則乙、甲兩容器中的壓強比d的取值范圍是4/3<d<3/2。