Question

20．可逆反應A（g）+3B（g）?2C（g）△H=-QkJ/mol．有甲、乙兩個容積相同且不變的密閉容器，向甲容器中加入1molA和3molB，在一定條件下達到平衡時放出熱量為Q₁kJ；在相同的條件下，向乙容器中加入2molC達到平衡后吸收熱量為Q₂ kJ；已知Q₁=3Q₂．下列敘述正確的是（　�。�

• A． 乙中C的轉化率為75%
• B． 反應．達到平衡前，甲中始終有V_正＞V_逆，乙中始終有V_正＜V_逆
• C． 在該條件下，反應2C（g）?A（g）+3B（g）的平衡常數為2.7×1.54
• D． 乙中的熱化學方程式為2C（g））?A（g）+3B（g）△H=+Q₂kJ/mol

Answer 1

分析 由Q₁=3Q₂，可知△n_甲（A）=3△n_乙（A），設甲中達到平衡時轉化了xmolA，則△n_乙（A）=$\frac{x}{3}$mol，
甲                 A（g）+3B（g）?2C（g）
起始（mol）：1          3              0
轉化（mol）：x          3x            2x
平衡（mol）：1-x       3-3x          2x
乙                  A（g）+3B（g）?2C（g）
起始（mol）：0           0             2
轉化（mol）：$\frac{x}{3}$        x             $\frac{2}{3}$x
平衡 （mol）：$\frac{x}{3}$      x             2-$\frac{2}{3}$x
利用“一邊倒法”，可知“1 mol A、3 mol B”與“2 mol C”是等效物料，它們在同溫同容的條件下建立的平衡狀態(tài)完全相同，則1-x=$\frac{x}{3}$，x=0.75．
A．甲容器中開始加入1molA的和3molB與乙容器中開始加入2mol C為完全等效平衡，平衡時相同組分的物質的量相等，根據以上分析計算乙中C的轉化率；
B．甲中反應正向進行建立平衡，乙中逆向進行建立平衡；
C．根據K=$\frac{C（A）×{C}^{3}（B）}{{C}^{2}（C）}$計算平衡常數；
D．可逆反應不能完全反應，2molC分解吸收的熱量大于Q₂kJ．

解答 解：由Q₁=3Q₂，可知△n_甲（A）=3△n_乙（A），設甲中達到平衡時轉化了xmolA，則△n_乙（A）=$\frac{x}{3}$mol，
甲                  A（g）+3B（g）?2C（g）
起始（mol）：1            3             0
轉化（mol）：x            3x            2x
平衡（mol）：1-x        3-3x          2x
乙                  A（g）+3B（g）?2C（g）
起始（mol）：0            0            2
轉化（mol）：$\frac{x}{3}$x          x           $\frac{2}{3}$x
平衡 （mol）：$\frac{x}{3}$x         x          2-$\frac{2}{3}$x
利用“一邊倒法”，可知“1 mol A、3 mol B”與“2 mol C”是等效物料，它們在同溫同容的條件下建立的平衡狀態(tài)完全相同，則1-x=$\frac{x}{3}$，x=0.75．
A．乙中反應掉的C為$\frac{2}{3}$xmol=$\frac{2×0.75mol}{3}$=0.5mol，C的轉化率為$\frac{0.5mol}{2mol}$×100%=25%，故A錯誤；
B．甲中反應正向進行建立平衡，乙中逆向進行建立平衡，故反應達到平衡前，甲中始終有v_正大于v_逆，乙中始終有v_正小于v_逆，故B正確；
C．由A分析可知平衡時乙中C為0.5mol，故：
             2C（g）?A（g）+3B（g）
起始量（mol）：2      0       0
變化量（mol）：0.5    0.25    0.75
平衡量（mol）：1.5    0.25    0.75
故平衡常數K=$\frac{C（A）×{C}^{3}（B）}{{C}^{2}（C）}$，因容器的體積未知，所以無法求算具體數值，故C錯誤；
D．可逆反應不能完全反應，2molC完全分解吸收的熱量大于Q₂kJ，由A中分析可知，2molC完全分解吸收的熱量為Q₂kJ×$\frac{2mol}{0.5mol}$=4Q₂kJ，反應熱化學方程式為：2C（g）?A（g）+3B（g），△H=+4Q₂kJ/mol，故D錯誤，
故選B．

點評 本題考查了化學平衡的計算，題目難度較大，注意等效平衡的應用，解答該題時利用三段式法較為直觀，試題綜合性強，旨在培養(yǎng)學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力，有利于培養(yǎng)學生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力．