Question

向體積為2 L的固定密閉容器中通入3 mol X氣體，在一定溫度下發生如下反應：

2X(g)Y(g)+3Z(g)

(1)經5 min后反應達到平衡，此時測得容器內的壓強為起始時的1.2倍，則用Y表示的速率為_________ mol·(L·min)^-1。

(2)若上述反應在甲、乙、丙、丁四個同樣的密閉容器中進行，在同一段時間內測得容器內的反應速率分別為：甲：v(X)=3.5 mol·(L·min)^-1；乙：v(Y)=2 mol·(L·min)^-1；丙：v(Z)=4.5 mol·(L·min)^-1；丁：v(X)=0.075 mol·(L·s)^-1。若其他條件相同，溫度不同，則溫度由高到低的順序是(填序號)____________。

(3)若向達到(1)的平衡體系中充入氮氣，則平衡向___________(填“左”“右”或“不”)移動；若向達到(1)的平衡體系中移走部分混合氣體，則平衡向___________(填“左”“右”或“不”)移動。

(4)若在相同條件下向達到(1)所述的平衡體系中再充入0.5 mol X氣體，則平衡后X的轉化率與(1)的平衡中X的轉化率相比較____________。

A.無法確定                            B.前者一定大于后者

C.前者一定等于后者                D.前者一定小于后者

(5)若保持溫度和壓強不變，起始時加入X、Y、Z物質的量分別為a mol、b mol、c mol，達到平衡時仍與(1)的平衡等效，則a、b、c應該滿足的關系為____________。

(6)若保持溫度和體積不變，起始時加入X、Y、Z物質的量分別為a mol、b mol、c mol，達到平衡時仍與(1)的平衡等效，且起始時維持化學反應向逆反應方向進行，則c的取值范圍應該為____________。

Answer 1

(1)0.03  (2)丁＞乙＞甲＞丙  (3)不  右  (4)D  (5)c=3b，a≥0  (6)0.9＜c≤4.5

解析：(1)壓強之比等于氣體的物質的量之比，則依據三段式計算：     

          2X(g)Y(g)  +  3Z(g)

初始：   3               0            0

反應：  2a              a           3a

最終：3-2a             a           3a

所以有3+2a=1.2×3，a=0.3 mol，則

v(Y)=0.3 mol/(2 L×5 min)=0.03 mol·(L·min)^-1。

(2)將各個數據轉化為用同一種物質來表示的反應速率，且單位一致，如用X來表示，v(Y)=2 mol·(L·min)^-1時，v(X)=4 mol·(L·min)^-1，v(Z)=4.5 mol·(L·min)^-1時，v(X)=3 mol·(L·min)^-1等，則可以看出溫度的高低順序為:丁＞乙＞甲＞丙；(3)等溫等容條件下通入一種惰性氣體，反應體系中的各組分的濃度沒有改變，平衡不移動，若移走部分氣體，則壓強減小，平衡向氣體的物質的量增大的方向移動；(4)在等溫等容條件下，通入X氣體，平衡會逆向移動，X的轉化率減小；(5)溫度和壓強不變的等效平衡，滿足成比例，即c=3b，a只需要滿足a≥0即可；(6)通過極限轉化思想，將3 mol X轉化到右邊，得到4.5 mol的Z，即若要滿足等溫等體積的等效平衡，那么c的最大值為4.5 mol，而(1)平衡時，Z的物質的量為0.9 mol，如果要求反應逆向進行，則c必須大于0.9。