Question

t℃時，將3 mol A和1 mol B氣體通人體積為2L的密閉容器中(容積不變)，發生如下反應：3A(g)+B(g)xC(g)，2min時反應達到平衡狀態(溫度不變)，剩余了0.8 mol B，并測得C的濃度為0.4 mol／L，請填寫下列空白：
（1）從開始反應至達到平衡狀態，生成C的平均反應速率為                     ；
（2）x＝           ；
（3）若向原平衡混合物的容器中再充人a mol C，在t℃時達到新的平衡，此時B的物質的量為n(B)＝
          mol；
（4）如果上述反應在相同溫度和容器中進行，欲使反應達到平衡時C的物質的量分數與原平衡相等，起始加入的三種物質的物質的量n(A)、n(B)、n(C)之間應該滿足的關系式為          。

Answer 1

（1）0.2mol/(L·min)   （2）4  （3）0.8+0.2a   （4）n(A):n(B)＝3:1且n(c)≥0

試題分析：（1）平衡時生成C的濃度是0.4mol/L，所以從開始反應至達到平衡狀態，生成C的平均反應速率為＝0.2mol/(L·min)。
（2）容器體積為2L，則反應前A和B的濃度分別是1.5mol/L和0.5mol/L，平衡時B的濃度是0.4mol/L，所以反應中消耗B的濃度是0.5mol/L－0.4mol/L＝0.1mol/L。而平衡時生成C的濃度是0.4mol/L，根據濃度變化量之比是相應的化學計量數之比，因此x＝4。
（3）由于x＝4，這說明反應前后體積不變，即改變壓強平衡不移動。向原平衡混合物的容器中再充人a mol C，相當于是增大壓強，平衡不移動，因此物質的含量不變。amolC相當于是amolA和amolB。即A和B的起始量分別是（3＋a）mol、（1＋a）mol。所以在t℃時達到新的平衡，此時B的物質的量為n(B)＝×0.8mol＝（0.8+0.2a）mol。
（4）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。由于該反應前后體積不變，因此要滿足等效平衡，只需要等效轉化后，只要反應物的物質的量的比例與原平衡起始態相同，兩平衡等效。又因為生成物只有一種，所以始加入的三種物質的物質的量n(A)、n(B)、n(C)之間應該滿足的關系式為n(A):n(B)＝3:1且n(c)≥0。