Question

【題目】如圖，有甲、乙兩容器，甲體積可變壓強不變，乙保持體積不變。向兩容器中分別充入1molA、3molB，此時兩容器體積均為500mL，溫度為T℃。保持溫度不變發生反應：A(g)+3B(g) 2C(g)+D(s) ΔH<0

（1）下列選項中，能表明甲和乙容器中反應一定達到平衡狀態的是 。

A．混合氣體的總質量不隨時間改變

B．2 v正(C) = 3v逆(B)

C．A、B轉化率相等

D．物質D的質量不隨時間改變

（2）2min后甲容器中反應達到平衡，測得C的濃度為2mol/L，此時甲容器的體積為_______mL。

（3）當甲乙兩容器中反應都達平衡時，甲和乙中B的轉化率α甲(B) _________α乙(B)。（填“>”“<”或“=”）

（4）其它條件不變，甲中如果從逆反應方向開始反應建立平衡，要求平衡時C的物質的量與（2）中平衡時C的物質的量相等，則需要加入C的物質的量n(C)=________mol，加入D的物質的量n(D)應該滿足的條件為______________。

Answer 1

【答案】（1）A D（2分）（2）400 （2分）（3）>（2分）（4）2（2分）；n(D)>0.6mol（2分）

【解析】

試題分析：（1）在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態。A．反應有固體生成，所以隨反應進行氣體的質量減小，混合氣體的總質量不隨時間改變，說明到達平衡，A正確；B．不同物質表示正逆反應速率之比等于化學計量數之比，說明反應到達平衡．2v正（C）=3v逆（B），則v正（C）：v逆（B）=3：2，不等于化學計量數之比2：3，B錯誤；C．開始向兩容器中分別充入1molA、3molB，且A與B按1：3反應，無論是否到達平衡A、B的轉化率自始至終都相等，C錯誤；D．隨反應進行氣體的質量減小，物質D質量增大，物質D的質量不隨時間改變，說明到達平衡，D正確，答案選AD。

（2）甲體積可變，壓強溫度不變，則反應前后混合氣體的總濃度相等（單位體積內含有的混合氣體的物質的量相等）。開始加入1molA、3molB，體積為500ml，則開始混合氣體的總濃度為（1mol+3mol）÷0.5L=8mol/L。平衡后C的濃度為2mol/L，則平衡時A、B的總的濃度為8mol/L-2mol/L=6mol/L，由于開始加入1molA、3molB，且A與B按1：3反應，所以平衡時A與B的濃度比為1：3，所以平衡時c（A）=1/4×6mol/L=1.5mol/L，c（B）=6mol/L-1.5mol/L=4.5mol/L。令平衡后的體積為VL，則平衡時n（A）=1.5Vmol，n（B）=4.5Vmol，n（C）=2Vmol，所以

A（g）+3B（g）2C（g）+D（s）

起始量（mol）：1 3 0 0

轉化量（mol）：V 3V 2V V

平衡量（mol）：1-V 3-3V 2V V

所以1-V=1.5V，解得V=0.4，即平衡后的體積為400ml。

（3）反應前后氣體體積減小，甲比乙壓強大，壓強增大平衡向體積減小的方向移動，即向正反應移動，所以甲中B的轉化率比乙中的大，即α乙（B）＜α甲（B）。

（4）平衡時C的物質的量與（2）中平衡時C的物質的量相等，則為完全等效平衡，開始1molA、3molB按化學計量數轉化到右邊可得n（C）=2mol，所以n（C）=2mol。由（2）可知，平衡時C的物質的量為2Vmol=2×0.4mol=0.8mol，所以轉化的C的物質的量為2mol-0.8mol=1.2mol，由方程式可知，需要D的物質的量為1/2×1.2mol=0.6mol，故n （D）＞0.6mol。