问题 问答题

T℃时,向1L固定体积的密闭容器M中加入2mol X和1mol Y,发生反应:2X(g)+Y(g)⇌aZ(g)+W(g)△H=-Q kJ/mol(Q>0);该反应达到平衡后,放出的热量为QkJ,物质X的转化率为α;若平衡后再升高温度,混合气体的平均相对分子质量减小.请回答下列问题:

(1)化学计量数a的值为______.

(2)下列能说明该反应达到了化学平衡状态的是______(填序号).

a.容器内压强一定

b.容器内气体的密度一定

c.容器内Z的分子数一定

d.容器内气体的质量一定

(3)维持T℃温度不变,若起始时向容器M中加入2mol X、1mol Y和1mol Ar(稀有气体不参与反应),则反应达到平衡后放出的热量是______kJ.

(4)维持T℃温度不变,若起始时向容器M中加入4mol X和6mol Y,反应达到平衡时容器内的分子数目减少10%,则反应中放出的热量为______kJ.

(5)维持T℃度不变,若在一个和原容器体积相等的恒压容器N中加入2mol X和1molY,发生题给反应并达到平衡,则______(填“M”或“N”)容器中的反应先达到平衡状态,容器中X的质量分数M______N(填“>”、“<”或“=”).

(6)该反应的平衡常数随温度变化的情况如表所示:

温度/℃200250300350
平衡常数K9.945.210.5
若在某温度下,2mol X和1mol Y在容器M中反应并达到平衡,x的平衡转化率为50%,则该温度为______℃.

答案

(1)该反应是一个放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,混合气体的平均相对分子质量减小,则气体反应物计量数之和大于气体生成物计量数之和,所以a=1,故答案为:1;

(2)A、由于反应前后气体的化学计量数之和不相等,则平衡时压强不再发生变化,故A正确;

B、由于是在固定体积的容器中反应,则无论是否达到平衡状态,密度都不变,故B错误;

C、反应达到平衡状态时,物质的浓度、含量、质量等不再发生变化,则平衡时容器内Z分子数一定,故C正确;

D、反应物和生成物都是气体,无论是否达到平衡状态,容器内气体的质量都一定,故D错误.

故答案为:AC;

(3)若起始时向容器M中加入2mol X、1mol Y和1mol Ar(稀有气体不参与反应),X和Y的浓度不变,所以其转化率不变,该反应达到平衡状态时,放出的热量不变为Q,故答案为:Q;

(4)同一容器中,物质的分子数之比等于物质的量之比,当反应达到平衡时容器内的分子数目减少10%时,气体的物质的量减少10%,即气体的物质的量减少(4+6)mol×10%=1mol,根据2X(g)+Y(g)⇌Z(g)+W(g)知,当气体的物质的量减少1mol时参加反应的X的物质的量是2mol,则反应中放出的热量为QkJ,故答案为:Q;

(5)该条件下,恒压与恒容相比,相当于增大压强,压强越大,反应速率越大,反应到达平衡的时间越短,增大压强平衡向正反应方向移动,则X的质量发生越小,

故答案为:N;>;

(6)2mol X和1mol Y在容器M中反应并达到平衡,x的平衡转化率为50%,则平衡时,c(X)=

(1-50%)×2mol
1L
=1mol/L,C(Y)=
1mol-1mol×
1
2
1L
=0.5mol/L,c(Z)=c(W)=
1
2
×(2×50%)mol
1L
=0.5mol/L,k=
0.5×0.5
0.5×12
=0.5,所以其温度是350℃,故答案为:350℃.

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