Question

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）：△H＜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

AD

A．混合氣體的總質量不隨時間改變；     B．2v_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，此時容器的體積為

400

mL，B的轉化率α_甲（B）為

40%

．
（3）乙容器中反應達到平衡所需要的時間

＞

2min（填“＞”、“＜”或“=”，下同），B的轉化率α_乙（B）

＜

α_甲（B）
（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）

2

mol，加入D的物質的量n （D）應該滿足的條件為

＞0.6mol

．

Answer 1

分析：（1）根據化學平衡狀態的特征分析，當反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、質量、體積分數以及百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發生變化．
（2）甲體積可變，壓強不變溫度不變，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），令平衡后的體積為VL，用V表示出平衡時混合氣體組分的物質的量，進而用V表示反應的A、B的物質的量，再根據開始1molA、3molB，列方程求算V．
（3）由反應可知，反應前后氣體體積減小，所以乙壓強減小，甲壓強不變，壓強越大反應速率越快，到達平衡的時間越短；
壓強增大平衡向體積減小的方向移動，即向正反應移動，據此判斷轉化率．
（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，按化學計量數轉化到一邊滿足對于物質的物質的量相等即可，根據開始A、B的物質的量計算．
由（2）可知，平衡時C的物質的量，根據C的物質的量的變化計算所加入的D的物質的量．

解答：解：（1）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，故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，故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，故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，故D正確．
故選：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）
開始（mol）：1       3       0       0
變化（mol）：V       3V      2V      V
平衡（mol）：1-V      3-3V     2V     V
所以1-V=1.5V，解的V=0.4，即平衡后的體積為400ml．
所以B的轉化率α_甲（B）=

3×0.4mol

3mol

×100%=40%．
故答案為：400；40%．
（3）乙壓強減小，甲壓強不變，甲比乙壓強大，壓強越大反應速率越快，到達平衡的時間越短，所以乙容器中反應慢，達到平衡所需要的時間大于2min．
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）．
故答案為：＞；＜．
（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
故答案為：2；    n（D）＞0.6mol．

點評：考查平衡狀態判斷、等效平衡、化學平衡計算，難度很大，為易錯點為（2）（4）．（2）中可借助PV=nRT理解，（4）根據等效平衡解答．