Question

17．已知2X₂（g）+Y₂（g）?2Z（g）△H=-a kJ•mol^-1（a＞0），在一個容積固定的密閉容器中加入2mol X₂和1mol Y₂，在500℃時充分反應達平衡后Z的濃度為Wmol•L^-1，放出熱量b kJ．
（1）此反應平衡常數(shù)表達式為$\frac{{c}^{2}（Z）}{{c}^{2}（{X}_{2}）×c（{Y}_{2}）}$；若將溫度降低到300℃，則反應平衡常數(shù)將增大（填“增大”“減少”或“不變”）．
（2）若原容器中只加入2mol Z，500℃充分反應達平衡后，吸收熱量c kJ，則Z濃度=Wmol•L^-1（填“＞”“＜”或“=”），b、c間的關(guān)系為a=b+c．（用a、b、c表示）．
（3）能說明反應已達到平衡狀態(tài)的是ad（從下列選項中選擇）．
a．單位時間內(nèi)消耗1molY₂的同時消耗了2mol Z     
b．容器內(nèi)的密度保持不變
c．2v_逆（X₂）=v_正（Y₂）d．容器內(nèi)壓強保持不變
（4）若將上述容器改為恒壓容器（反應器開始體積相同），相同溫度下起始加入2mol X₂和1mol Y₂達到平衡后，Y₂的轉(zhuǎn)化率將變大（填“變大”“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）已知2X₂（g）+Y₂（g）?2Z（g），結(jié)合平衡常數(shù)的定義書寫；該反應正反應是放熱反應，降低溫度，平衡向正反應移動，平衡常數(shù)增大；
（2）恒溫恒容下，2molZ完全轉(zhuǎn)化到左邊，可得2molX₂和1molY₂，故與原平衡為等效平衡，平衡時Z的濃度相同；
同一可逆反應，相同溫度下，正、逆反應的反應熱數(shù)值相等，但符號相反，令平衡時Z的物質(zhì)的量為nmol，根據(jù)反應熱計算兩個過程的熱量數(shù)值，據(jù)此判斷；
（3）依據(jù)化學平衡的標志是正逆反應速率相同分析判斷選項；
（4）原平衡隨反應進行，壓強降低．恒壓容器（反應器開始體積相同），相同溫度下起始加入2molX₂和1molY₂，等效為在原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動．

解答 解：（1）化學平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，所以2X₂（g）+Y₂（g）?2Z（g）的平衡常數(shù)k=$\frac{{c}^{2}（Z）}{{c}^{2}（{X}_{2}）×c（{Y}_{2}）}$，該反應正反應是放熱反應，降低溫度，平衡向正反應移動，平衡常數(shù)增大，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（Z）}{{c}^{2}（{X}_{2}）×c（{Y}_{2}）}$；增大；
（2）恒溫恒容下，2molZ完全轉(zhuǎn)化到左邊，可得2molX₂和1molY₂，故與原平衡為等效平衡，平衡時Z的濃度相同，故c（Z）=Wmol•L^-1，
同一可逆反應，相同溫度下，正、逆反應的反應熱數(shù)值相等，但符號相反，令平衡時Z的物質(zhì)的量為nmol，
對于反應2X₂（g）+Y₂（g）?2Z（g）△H=-akJ•mol^-1，則b=n×$\frac{a}{2}$，對于反應2Z（g）?2X₂（g）+Y₂（g）△H=akJ•mol^-1，Z分解的物質(zhì)的量為（2-n）mol，故c=$\frac{2-n}{2}$×a=1-n×$\frac{a}{2}$，故a=b+c，
故答案為：=；a=b+c；
（3）平衡的 標志是反應的正逆反應速率相同；
a．單位時間內(nèi)消耗1molY₂的同時消耗了2mol Z，說明正逆反應速率相等，能說明達到平衡，故a正確；
b．體積不變，氣體質(zhì)量不變，無論是否達到平衡狀態(tài)，密度都不變，不能說明達到平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c．2v_逆（X₂）=v_正（Y₂），正逆反應速率不等，如達到平衡狀態(tài)，則應滿足v_逆（X₂）=v_正（X₂），故c錯誤；
d．反應是氣體壓強減小的反應，平衡狀態(tài)容器內(nèi)壓強保持不變，說明反應達到平衡，故d正確；
故答案為：ad；
（4）原平衡隨反應進行，壓強降低．恒壓容器（反應器開始體積相同），相同溫度下起始加入2molX₂和1molY₂，等效為在原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應移動，Y₂的轉(zhuǎn)化率變大，故答案為：變大．

點評 本題考查化學平衡常數(shù)、平衡狀態(tài)判斷，化學平衡的有關(guān)計算等，為高考常見題型和高頻考點，側(cè)重于學生的分析能力和計算能力的考查，注意（4）中構(gòu)建平衡建立的途徑，題目難度中等．