Question

【題目】在10L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g)，發生反應X(g)+Y(g)M(g)+N(g)，所得實驗數據如下表：

實驗 編號	溫度/℃	起始時物質的量/mol		平衡時物質的量/mol
		n(X)	n(Y)	n(M)
①	700	0.40	0.10	0.090
②	800	0.10	0.40	0.080
③	800	0.20	0.30	a
④	900	0.10	0.15	b

（1） 實驗①中，若5min時測得n(M)=0.050mol，則0至5min時間內，用N表示的平均反應速率等于____________。

（2） 實驗②中，該反應的平衡常數K=____________。

（3） 實驗③中，達到平衡時，X的轉化率為____________。

（4） 實驗④中，達到平衡時，b____________0.060 (填大于、小于、等于)

（5） 實驗③中，達到平衡時，a等于 ____________。

Answer 1

【答案】（1）0.001mol/(l.min) （2）1 （3）0.6 或60% （4），< （5） 0.12

【解析】

試題分析：（1）實驗①中，若5min時測得n(M)＝0.050mol，濃度是0.0050mol/L，則根據反應的化學方程式可知，同時生成的N的物質的量也是0.0050mol/L ，因此0至5min時間內，用N表示的平均反應速率υ(N)＝0.0050mol/L ÷5min＝1.0×10－3mol/(L·min)；

（2）實驗②中，平衡時M的濃度是0.0080mol/L，則同時生成的N的濃度是0.0080mol/L，消耗X與Y的濃度均是0.0080mol/L，因此平衡時X和Y的濃度分別為0.01mol/L－0.0080mol/L＝0.002mol/L，0.04mol/L－0.0080mol/L＝0.032mol/L，因此反應的平衡常數K＝＝1；

（3）根據反應的化學方程式可知，設X的轉化率為x，則

X(g) ＋ Y(g)M(g) ＋ N(g)

起始濃度（mol/L） 0.020 0.030 0 0

轉化濃度（mol/L） 0.02x 0.02x 0.02x 0.02x

平衡濃度（mol/L）0.02-0.02x 0.03-0.02x 0.02x 0.02x

溫度不變，平衡常數不變，則K＝＝1，解得x＝0.6，即平衡時X的轉化率為60%。

（4）根據（3）中可知a＝0.2×0.6＝0.12。700℃時

X(g) ＋ Y(g)M(g) ＋ N(g)

起始濃度（mol/L） 0.040 0.010 0 0

轉化濃度（mol/L） 0.009 0.009 0.009 0.009

平衡濃度（mol/L）0.031 0.001 0.009 0.009

則該溫度下平衡常數K＝＝2.9＞1，這說明升高溫度平衡常數減小，即平衡向逆反應方向移動，因此正方應是放熱反應。若容器④中溫度也是800℃，由于反應前后體積不變，則與③相比④平衡是等效的，因此最終平衡時M的物質的量b＝0.5a＝0.06。當溫度升高到900℃時平衡顯逆反應方向移動，因此b＜0.060。

（5）根據以上分析可知a＝0.12。

【考點地位】本題主要是考查化學反應速率和化學平衡常數的有關判斷與計算

【名師點晴】本題難度大，綜合性強。該類試題重點考查了學生對基本概念的理解和綜合分析應用能力，對轉化率的計算與等效平衡和化學平衡移動結合起來分析，考查了基本概念的內涵和外延，對學生的要求較高。該題的難點在于平衡常數和等效平衡的應用。所謂等效平衡是指外界條件相同時，同一可逆反應只要起始濃度相當，無論經過何種途徑，都可以達到相同的平衡狀態。等效平衡的判斷及處理一般步驟是：進行等效轉化——邊倒法，即按照反應方程式的計量數之比轉化到同一邊的量，與題干所給起始投料情況比較。等效平衡一般有三種類型：I類：恒溫恒容下對于反應前后氣體體積發生變化的反應來說（即△n≠0的體系）：等效轉化后，對應各物質起始投料的物質的量與原平衡起始態相同。II類：恒溫恒容下對于反應前后氣體體積沒有變化的反應來說（即△n＝0的體系）：等效轉化后，只要反應物（或生成物）的物質的量的比例與原平衡起始態相同，兩平衡等效。III類：恒溫恒壓下對于氣體體系等效轉化后，要反應物（或生成物）的物質的量的比例與原平衡起始態相同，兩平衡等效。解答該類型試題的關鍵是分清類別，用相應的方法求解即可。