问题 填空题

在一固定容积为2L的密闭容器中加入2molA和3molB,保持温度为30℃,在催化剂存在的条件下进行下列反应:2A(g)+3B(g)⇌3C(g),2分钟达到平衡,生成1.5molC,此时,平衡混合气中C的体积分数为ω1;若将温度升高到70℃后,其他条件均不变,当反应重新达到平衡时,C的物质的量为2.1mol,体积分数为ω2,请回答下列问题,

(1)该反应在30℃时平衡常数K1=______,焓变△H______0(填“>”、“<”或“=”).

(2)该反应在30℃时平衡混合气中C的体积分数为ω1=______;从反应开始到达到化学平衡状态时v(A)=______mol/(L•min)

(3)该反应在70℃时平衡常数为K2,则K1______K2(填“>”、“=”或“<”)

(4)70℃时,若保持温度不变,在2L的密闭容器中加入4molA和6molB,当反应重新达到平衡时,C的体积分数为ω3,则ω3______ω2(填“>”、“<”或“=”).

(5)可以判断2A(g)+3B(g)⇌3C(g)反应已经达到平衡的是______

A.2v(B)=3v(A)

B.密闭容器中总压强不变

C.密闭容器中混合气体的密度不变

D.混合气体的平均相对分子质量不再改变

E.n(A):n(B):n(C)=2:3:3.

答案

(1)2min达平衡,平衡时C为1.5mol,C的平衡浓度为

1.5mol
2L
=0.75mol/L,则:

2A(g)+3B(g)⇌3C(g)

开始(mol/L):1 1.50

变化(mol/L):0.5 0.75 0.75

平衡(mol/L):0.5 0.75 0.75

故30℃平衡常数k=

0.753
0.52×0.753
=4,

由题意可知,升高温度平衡时C的物质的量增大,说明升高温度平衡向正反应移动,故正反应为吸热反应,即△H>0,

故答案为:4,>;

(2)30℃时平衡时C的物质的量为1.5mol,则:

2A(g)+3B(g)⇌3C(g)物质的量减少△n

3 2

1.5mol 1mol

故平衡时反应混合物总的物质的量为2mol+3mol-1mol=4mol,C的体积分数ω1=

1.5mol
4mol
×100%=37.5%,

v(C)=

1.5mol
2L
2min
=0.375mol/(L•min),率之比等于化学计量数之比,所以v(A)=
2
3
v(C)=
2
3
×0.375mol/(L•min)=0.25mol/(L•min),故答案为:37.5%,0.25;

(3)升高温度平衡向正反应方向移动,说明温度越高平衡常数越大,故K1<K2,故答案为:<;

(4)等效为在70℃到达平衡的基础上压强增大一倍,平衡向正反应方向移动,C的体积分数增大,故ω3>ω2

故答案为:>;

(5)A.未指明正逆速率,不能说明到达平衡,故A错误;

B.随反应进行,反应混合物的物质的量减小,压强降低,密闭容器中总压强不变,说明到达平衡,故B正确;

C.混合气体的总质量不变,容器的体积不变,容器中混合气体的密度始终不变,不能说明到达平衡,故C错误;

D.混合气体的总质量不变,随反应进行,反应混合物的物质的量减小,混合气体的平均相对分子质量减小,当混合气体的平均相对分子质量不再改变,说明到达平衡,故D正确;

E.平衡时各组分的物质的量之比不一定等于化学计量数之比,与开始的物质的量及转化率有关,当n(A):n(B):n(C)=2:3:3,不能说明到达平衡,故E错误;

故答案为:BD.

单项选择题
选择题