Question

15．在一容積為2L的密閉容器中，加入1molA和3molB，保持溫度為20℃，在催化劑存在的條件下，進行下列反應：A（g）+2B（g）?3C（g），達到平衡時生成1.5molC，平衡混合氣中C的體積分數為ω；若將溫度升高到50℃后，其他條件均不變，當反應重新達到平衡時，C的物質的量為1.2mol．問：
（1）20℃時，平衡混合氣中C的體積分數ω=37.5%，該反應的平衡常數K=1.69（保留三位有效數字），
（2）該反應的平衡常數K隨溫度升高而減�。ㄌ睢霸龃蟆薄ⅰ皽p少”或“不變”），該反應的焓變△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”），
（3）20℃時，若在同一容器中加入2molA和6molB，達平衡后，C的物質的量為3mol，此時平衡混合氣中C的體積分數不變（填“增大”、“減少”或“不變”），
（4）20℃時，若在同一容器中加入1molA、5molB和6molC，則平衡混合氣中C的體積分數仍為ω，平衡時體系中A的物質的量濃度為0.75mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）反應氣體氣體分子數目不變，則混合氣體總物質的量不變，C的體積分數=$\frac{c的物質的量}{混合氣體總物質的量}$×100%；
計算平衡時各組分物質的量，由于反應前后氣體分子數目不變，利用物質的量代替濃度代入K=$\frac{{c}^{3}（C）}{c（A）×{c}^{2}（B）}$計算；
（2）升高溫度，平衡時C的物質的量減小，說明平衡逆向移動，正反應為放熱反應；
（3）等效為在原平衡基礎上壓強增大一倍，反應前后氣體分子數目不變，不影響平衡移動，平衡時相同物質的含量相等；
（4）溫度不變，改變起始投料量，平衡混合氣中C的體積分數仍為ω，說明為等效平衡，反應前后氣體分子數目不變，按化學計量數之比完全轉化到方程式左邊滿足n（A）：n（B）=1：3；
平衡時相同組分的原原平衡含量相同，則濃度之比等于混合氣體總物質的量之比．

解答 解：（1）反應氣體氣體分子數目不變，則混合氣體總物質的量不變，C的體積分數=$\frac{1.5mol}{1mol+3mol}$×100%=37.5%，
            A（g）+2B（g）?3C（g）
起始量（mol）：1      3       0
變化量（mol）：0.5    1       1.5
平衡量（mol）：0.5    2       1.5
由于反應前后氣體分子數目不變，可以利用物質的量代替濃度計算平衡常數，故K=$\frac{{c}^{3}（C）}{c（A）×{c}^{2}（B）}$=$\frac{1．{5}^{3}}{0.5×{2}^{2}}$=1.69，
故答案為：37.5%；1.69；
（2）升高溫度，平衡時C的物質的量減小，說明平衡逆向移動，平衡常數減小，正反應為放熱反應，則△H＜0，
故答案為：減�。唬�；
（3）等效為在原平衡基礎上壓強增大一倍，反應前后氣體分子數目不變，不影響平衡移動，平衡時相同物質的含量相等，則達平衡后，C的物質的量為（2+6）mol×37.5%=3mol，
故答案為：3；不變；
（4）溫度不變，改變起始投料量，平衡混合氣中C的體積分數仍為ω，說明為等效平衡，反應前后氣體分子數目不變，按化學計量數之比完全轉化到方程式左邊滿足n（A）：n（B）=1：3，設加入C為xmol，則：
（1+$\frac{1}{3}$x）：（5+$\frac{2}{3}$x）=1：3
解得x=6，
平衡時相同組分的原原平衡含量相同，則平衡時A的濃度為$\frac{0.5mol}{2L}$×$\frac{（1+5+6）mol}{（1+3）mol}$=0.75mol/L，
故答案為：6；0.75．

點評 本題考查化學平衡計算、平衡常數計算與影響因素，關鍵是對等效平衡規(guī)律的理解掌握，難度中等．