Question

【題目】在容積為2 L的密閉容器中進行如下反應：A(g)+2B(g)3C(g)+nD(g)，開始時A的物質的量為4 mol，B的物質的量為6 mol；5 min末測得C的物質的量為3 mol，用D表示的化學反應速率v(D)為0.2 mol·L-1·min-1。計算：

(1)5 min末A的物質的量濃度為________。

(2)前5 min內(nèi)用B表示的化學反應速率v(B)為_______。

(3)化學方程式中n的值為____。

(4)此反應在四種不同情況下的反應速率分別為

①v(A)=5 mol·L-1·min-1 ②v(B)=6 mol·L-1·min-1

③v(C)=4.5 mol·L-1·min-1 ④v(D)=8 mol·L-1·min-1

其中反應速率最快的是_______(填序號)。

(5)在4 L密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質的量隨時間變化曲線如圖：

①該反應的化學方程式是___________。

②該反應達到平衡狀態(tài)的標志是_______(填字母)。

A.Y的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變

B.X、Y的反應速率比為3：1

C.容器內(nèi)氣體壓強保持不變

D.容器內(nèi)氣體的總質量保持不變

E.生成1 mol Y的同時消耗2 mol Z

③2 min內(nèi)Y的轉化率為____。

Answer 1

【答案】1.5 mol/L 0.2 mol/(L·min) 2 ① 3X(g)+Y(g)2Z(g) AC 10%

【解析】

(1)根據(jù)反應時A、C變化的物質的量的比是1：3，由C的物質的量計算A反應的物質的量，然后根據(jù)c(A)=計算；

(2)根據(jù)v=計算v(B)；

(3)利用速率之比等于化學計量數(shù)之比計算n；

(4)用速率除以各種物質的化學計量數(shù)，比值越大，表示的反應速率就越快；

(5)①根據(jù)參加反應的物質的物質的量之比等于化學計量數(shù)之比，結合5 min后各種物質的物質的量存在情況書寫化學方程式；

②根據(jù)化學反應達到平衡時，任何物質的物質的量不變，濃度不變，反應速率不變分析判斷；

③根據(jù)轉化率=×100%計算。

(1)在容積為2 L的密閉容器中，發(fā)生反應：A(g)+2B(g)3C(g)+nD(g)，在反應開始時A為4 mol，B為6 mol，5 min末時測得C的物質的量為3 mol，則反應消耗A的物質的量是1 mol，則此時A的物質的量為4 mol-1 mol=3 mol，由于容器的容積是2 L，所以此時A的濃度c(A)==1.5 mol/L；

(2)根據(jù)方程式A(g)+2B(g)3C(g)+nD(g)可知：每反應產(chǎn)生3 mol C，就會同時消耗2 mol B，則前5 min內(nèi)用B表示的化學反應速率v(B)==0.2 mol/(L·min)；

(3)用不同物質的反應速率表示時，速率之比等于化學計量數(shù)之比，則v(B)：v(D)=0.2 mol/(Lmin)：0.2 mol/(Lmin)=2：n，故n=2；

(4)①=5；②=3；③=1.5；④=4；可見在上述數(shù)值中最大值是5，故表示的反應速率最快的序號是①；

(5)①由圖象可以看出，反應中X、Y的物質的量減少，Z的物質的量增多，則X、Y應為反應物，Z應為生成物，當反應進行到5 min時，△n(X)=0.6 mol，△n(Y)=0.2 mol，△n(Z)=0.4 mol，則△n(X)：△n(Y)：△n(Z)=3：1：2。由于參加反應的物質的物質的量之比等于相應物質的化學計量數(shù)之比，由于5 min后三種物質都存在，且物質的量都不變，說明該反應為可逆反應，故反應的方程式為：3X(g)+Y(g)2Z(g)；

②A. 該反應是反應前后氣體的物質的量改變的反應，若反應未達到平衡，則氣體Y的物質的量及總物質的量都會發(fā)生變化，因此Y的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，A正確；

B. 根據(jù)反應方程式可知X、Y在任何時刻變化的物質的量的比都等于3：1，用X、Y表示的速率比也等于3：1，不能據(jù)此判斷反應是否處于平衡狀態(tài)，B錯誤；

C. 該反應在恒容密閉容器中進行，由于該反應是反應前后氣體的物質的量改變的反應，若反應達到平衡狀態(tài)，則氣體的物質的量不變，則容器內(nèi)氣體壓強保持不變，C正確；

D. 任何反應發(fā)生，無論反應進行的程度如何，都符合質量守恒定律，因此不能根據(jù)容器內(nèi)氣體的總質量保持不變判斷反應是否處于平衡狀態(tài)，D錯誤；

D. 生成1 mol Y的同時消耗2 mol Z表示的都是反應逆向進行，因此不能據(jù)此判斷反應是否達到平衡狀態(tài)，E錯誤；

故合理選項是AC；

③在反應開始時加入Y是1.0 mol，在2 min時Y的物質的量為0.9 mol，則反應消耗的Y物質的量是1 mol-0.9 mol=0.1 mol，故2 min時Y的轉化率=×100%=10%。