Question

【題目】在T℃條件下，向1L固定體積的密閉容器M中加入2molX和1molY，發(fā)生如下反應(yīng)：2X(g)＋Y(g)a Z(g)＋W(g) ΔH＝－890kJ·mol－1(a為正整數(shù))。

當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，反應(yīng)放出的熱量為Q1kJ，物質(zhì)X的轉(zhuǎn)化率為α；若平衡后再升高溫度，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量減小，則

（1）化學(xué)計(jì)量數(shù)a的值為_____。

（2）溫度維持T ℃不變，若起始時(shí)向容器M中加入4molX和6molY，若達(dá)到平衡時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)減小了10%，則反應(yīng)中放出的熱量為___kJ。

（3）溫度維持T ℃不變，若在一個(gè)和原容器體積相等的恒壓容器N中，加入2molX和1 molY發(fā)生如上反應(yīng)并達(dá)平衡，則容器中X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)M___N(選填＞、＜、＝符號(hào))。

（4）已知：該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如表：

溫度/℃	200	250	300	350
平衡常數(shù)K	9.94	5.2	1	0.5

若在某溫度下，2molX和1molY在容器M中反應(yīng)達(dá)平衡， X的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則該溫度為_____℃。平衡時(shí) X的體積分?jǐn)?shù)為____。

Answer 1

【答案】1 890 ＞ 350 40%

【解析】

(1)在質(zhì)量一定的情況下，平均相對(duì)分子質(zhì)量與氣體的分子數(shù)成反比。

(2)在相同的溫度和相同的體積條件下，壓強(qiáng)之比等于氣體的物質(zhì)的量之比。

(3)該反應(yīng)的特點(diǎn)是正向氣體分子數(shù)減小，所以恒溫恒壓和恒溫恒容相比，相當(dāng)于加壓；

(4)計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)，根據(jù)表格中平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系判斷；

（1）該反應(yīng)是一個(gè)正向放熱的反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量減小。平均相對(duì)分子質(zhì)量的減小則說明反應(yīng)物中氣體計(jì)量數(shù)之和大于生成物的，即3>a+1，a作為正整數(shù)，只能為1；

（2）同一溫度同一容器中，氣體的分子數(shù)之于其物質(zhì)的量之比，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)減少了10%，則分子數(shù)目減少了10%，氣體的物質(zhì)的量也就減少10%，即氣體的物質(zhì)的量減少（4 mol +6 mol）×10%=1mol，根據(jù)反應(yīng)式2X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(g)，當(dāng)氣體的物質(zhì)的量減少1mol時(shí)，參加反應(yīng)的X的物質(zhì)的量是2mol，則反應(yīng)中放出的熱量為890kJ；

（3）該反應(yīng)是一個(gè)正向氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，在相同的溫度時(shí)，恒壓與恒容相比，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)。增大壓強(qiáng)該反應(yīng)的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將變小，所以容器中X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)M>N；

（4）2molX和1molY在容器M中反應(yīng)并達(dá)到平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率為50%，則平衡時(shí)：

c(X)=(1-50%)×2mol÷1L=1mol/L；

c(Y)=0.5c(X)=0.5mol/L；

c(Z)=c(W)=c(Y)=0.5mol/L；

所以K=（0.5×0.5）÷（0.5×12）=0.5，所以其溫度是350℃。平衡時(shí)X的體積分?jǐn)?shù)為：

1mol/L÷（1+0.5+0.5+0.5）mol/L=40%。