Question

10．在一个1L的密闭容器中，加入2mol A和1mol B，发生下列反应：2A（g）+B（g）?3C（g）+D（s），达到平衡时，C的浓度为1.2mol•L^-1．
（1）写出该反应的平衡常数表达式：K=$\frac{{c}^{3}（C）}{{c}^{2}（A）c（B）}$．
已知：K_300℃＞K_350℃，则该反应是放热反应．
（2）可以说明可该反应已达到平衡的是：（b）（注意字母大小写）
（a） 单位时间内生成2n摩尔A，同时生成n摩尔B
（b） V_逆（A）=2v_正（B）
（c） 容器中A、B、C的物质的量为2：1：3
（d） 容器内的总压强不随时间变化而变化
（3）维持容器的温度不变，若缩小容器的体积，则平衡不移动（填“正反应方向”或“逆反应方向”或“不”）．
（4）维持容器的体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍是1.2mol•L^-1的是BD．
A．4mol A+2mol B
B．3mol C+1mol D
C．2mol A+1mol B+3mol C+1mol D
D．2mol A+1mol B+1mol D
（5）若维持容器内的体积和温度不变，反应从逆反应开始，按不同配比作为起始物质，达到平衡时，C的浓度仍是1.2mol•L^-1，则C的起始物质的量应满足的条件是1.2 mol＜n_（C）≤3mol．

Answer 1

分析 （1）平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$，固体不能写入，K_300℃＞K_350℃，温度越高平衡常数越小说明升温平衡逆向进行，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应；
（2）当化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量也不变，注意该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应；
（3）维持容器的温度不变，若缩小容器的体积相当于增大压强，反应前后气体物质的量不变，说明增大压强平衡不变；
（4）反应2A（g）+B（g）?3C（g）+D（s），D为固体，D的量不影响平衡；在恒温恒容下，不同途径达到平衡后，C的浓度仍为1.2mol/L，说明与原平衡为等效平衡，按化学计量数转化到方程式的左边，只要满足n（A）=2mol，n（B）=1mol即可，据此进行分析；
（5）采用极限法求出C的物质的量，如果假设C全部反应转化为A、B，此时C的物质的量最小是1.2mol，当加入2mol A和1mol B，即加入3molC．

解答 解：（1）2A（g）+B（g）?3C（g）+D（s），平衡常数K=$\frac{{c}^{3}（C）}{{c}^{2}（A）c（B）}$，K_300℃＞K_350℃，温度越高平衡常数越小说明平衡逆向进行，逆向进行逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，
故答案为：$\frac{{c}^{3}（C）}{{c}^{2}（A）c（B）}$；放；
（2）2A（g）+B（g）?3C（g）+D（s），反应是气体体积不变的放热反应，结合平衡移动原理分析，
（a） 单位时间内生成2n摩尔A，同时生成n摩尔B，只能说明反应逆向进行，不能说明反应达到平衡状态，故（a）错误；
（b） 速率之比等于化学方程式计量数之比为正反应速率，速率v_逆（A）=2v_正（B），说明A的正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故（b）正确；
（c） 容器中A、B、C的物质的量为2：1：3，和化学方程式计量数之比相同，但不能说明正逆反应速率相同，故（c）错误；
（d） 反应前后气体物质的量不变，容器内的总压强始终不随时间变化而变化，不能说明反应达到平衡状态，故（d）错误；
故答案为：（b）；
（3）2A（g）+B（g）?3C（g）+D（s），反应是气体体积不变的放热反应，维持容器的温度不变，若缩小容器的体积，相当于增大压强，平衡不变，则平衡不移动，故答案为：不；
（4）2A（g）+B（g）?3C（g）+D（s），根据等效平衡，把各物质都换算成方程式左边的物质，与初始加入的2molA和1molB相等或比值相同即可，
A、该反应是气体体积不变的反应，压强不影响平衡，开始加入4molA+2molB，与加入2molA和1molB达平衡的平衡为等效平衡，达到平衡时C的浓度为2.4mol/L，故A错误；
B．开始加入3molC+1molD，将3molC、1molD按化学计量数转化到左边可得2molA、1molB，故等效为开始加入2molA、2molB所到达的平衡，达到平衡时C的浓度为1.2mol/L，故B正确；
C.2mol A+1mol B+3mol C+1mol D，由于D为固态，不影响化学平衡，转化起始量为4molA和2molB，与起始量比值相同，则与原反应中2mol A和1molB互为等效平衡，达到平衡时C的浓度仍然为2.4mol/L，故C错误；
D.2mol A+1mol B+1mol D，由于D为固态，不影响化学平衡，则与原反应中2mol A和1molB互为等效平衡，达到平衡时C的浓度仍然为1.2mol/L，故D正确；
故答案为：BD；
（5）若维持容器的体积和温度不变，反应从逆反应开始，按不同配比作为起始物质，达到平衡时，C的浓度仍是1.2mol•L^-1，此时和初始时是等效的，当加入2mol A和1mol B，即加入3molC，符合题意，如果假设C全部反应转化为A、B，此时C的物质的量最小是1.2mol，即1.2 mol＜n_（c）≤3mol，
故答案为：1.2 mol＜n_（C）≤3mol．

点评 本题考查的是平衡标志、平衡常数影响因素、等效平衡及化学平衡的有关计算、平衡移动原理放热分析应用，注意采用极限反应法求出C的物质的量，题目难度中等．