Question

已知t ℃、p kPa時，往容積可變的密閉容器中充入2 mol A和1 mol B，此時容器的容積為V L。保持恒溫恒壓，發生反應：2A（g）+B(g)2C(g)，達到平衡時，平衡混合氣體中C的體積分數為0.4。試完成下列問題：

（1）維持容器的溫度和壓強不變，往上述密閉容器中充入4 mol C，則反應達到平衡時，平衡混合氣體中C的體積分數為________，容器的容積為________。

（2）若另選一容積固定不變的密閉容器，仍控制溫度為t ℃，使4 mol A和2 mol B反應。達到平衡時，平衡混合氣體中C的體積分數仍為0.4，則該密閉容器的容積為________。

（3）若控制溫度為t ℃，另選一個容積為V L的固定不變的密閉容器，往其中充入一定量的A和B，使反應達到平衡時，平衡混合氣體中C的體積分數仍為0.4。則充入的A和B的物質的量應滿足的關系是a n(B)＜n(A)＜b n (B)，其中a為________，b為________。

Answer 1

（1）0.4   L  （2）L  （3）0.5  5

解析：（1）當向容器中通入4 mol C時，由等效平衡可知，平衡時C的體積分數仍為0.4。

                   2A(g)+B(g)2C(g)

起始／mol:    2        1                0

轉化／mol:    2x      x                2x

平衡／mol:  2-2x   1-x              2x

根據“平衡混合氣體中C的體積分數仍為0.4”列等式：=0.4，得x=

在同溫同壓下，氣體的體積之比等于其物質的量之比，所以平衡時容器的容積為：

 

(2)由等效平衡知，容器的容積為L。

（3）設起始時，A和B的物質的量分別為n(A)和n（B），發生轉化的B的物質的量為x，則

                  2A（g）  +  B(g) 2C(g)

起始／mol： n(A)          n(B)             0

轉化／mol:    2x             x                2x

平衡／mol:   n(A)-2x     n(B)-x         2x

根據“平衡混合氣體中C的體積分數仍為0.4”列等式：

解得n(A)+n(B)=6x                                                          ①

下面用極端假設法進行討論：

若A完全轉化，則生成的C為：

2x=n(A)                                                                         ②

由①②兩式得：n(A)=n(B)

若B完全轉化，則生成的C為：

2x=2n(B)                                                                       ③

由①③兩式得：n(A)=5n(B)