Question

Ⅰ．如下圖所示，甲、乙之間的隔板K和活塞F都可左右自由移動，甲充入2molA和1molB，乙中充入2molC和1molHe，只有A為有色氣體，此時K停在O處．在一定條件下發(fā)生逆反應：2A（g）+B（g）?2C（g）△H＜0；反應達到平衡后，再恢復至原溫度．回答下列問題：
（1）該反應的平衡常數表達式為K=

 

，若升高溫度，平衡常數K將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）可根據

 

現象來判斷甲、乙都已達到平衡．
（3）達到平衡時，隔板K最終停留在0刻度左側a處，則a的取值范是

 

．
（4）若達到平衡時，隔板K最終停留在左側刻度1處，則甲中C的物質的量為

 

mol．
Ⅱ．接上題，若一開始就將K、F同定，其他條件均與Ⅰ相同，請完成下列問題：
（1）當甲中的下列物理量不再變化時，能表明甲中反應已達平衡的是

 

A．混合氣體的壓強
B．混合氣體的密度
C．B的物質的量濃度
D．氣體的總物質的量
（2）達到平衡時，甲、乙中C的物質的量的關系是

 

（填“甲＞乙”或“甲＜乙”或“甲=乙”）：若平衡時測得甲中A的轉化率為b，則乙中C的轉化率為

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）根據化學平衡常數表達式的概念，結合條件中給出的可逆反應方程式解答；根據溫度對化學平衡、化學平常數的影響解決，故答案為：減�。�
（2）根據化學平衡狀態(tài)的概念，結合題中的條件解決，故答案為：K、F不再移動或甲中的顏色不再發(fā)生變化．
（3）根據等效平衡的原理及可逆反應的特點，結合化學平衡的計算，采用極端假設的方法解決．
（4）根據（3）中的解析，將a的值換成1，進行計算即可．
Ⅱ_? （1）根據化學平衡狀態(tài)的判斷標準來判斷．
A_? 2A（g）+B（g）?2C（g）△H＜0是一個反應前后氣體計量系數不相等的可逆反應，壓強的變化可以作為平衡的標準．故答案A正確．
B_? 根據混合氣體的密度等于混合氣體的質量與混合氣體的比值，即密度的概念判斷．故答案B錯．
C_? 根據化學平衡狀態(tài)與濃度的關系判斷．故答案C正確．
D_? 根據物質的量與壓強的關系，壓強與化學平衡狀態(tài)的關系判斷．故答案D正確．
（2）根據影響化學平衡的條件解決，恒溫、恒容條件下，通入“惰氣”對平衡無影響；根據化學平衡計算，結合轉化率的概念解決．

解答：解：Ⅰ．（1）根據化學平常數表達式的概念，生成物濃度計量系數次方的乘積與反應物濃度計量系數次方的乘積的比值解決，故答案為

c2(C)

c2(A)?c(B)

．
（2）根據化學平衡狀態(tài)的判斷條件，可逆反應達到平衡時，各物質的濃度保持不變，甲、乙兩裝置中到達平衡時，氣體A的濃度保持不變，因此甲中的顏色保持不變，同時甲、乙中氣體的量保持不變，因此K、F不再發(fā)生移動．故答案為：K、F不再移動或甲中氣體的顏色不再發(fā)生變化．
（3）當乙中沒有He氣時，甲中充入2molA、1molB，與乙中充入2molC到達平衡狀態(tài)時，為等效的，即兩邊氣體的物質的量相等，隔板應位于中間0處，此后向乙中再充入1molHe氣，會使乙中氣體壓強增大，隔板向甲的方向移動，會使甲中的反應向正向移動，再次到達平衡時，隔板位于a處，通過觀察，當反應未開始時隔板位于0處，每一個格相當于0.5mol氣體．隔板在a處時，甲中的氣體為0.5×（6-a）mol．
設甲中反應到達平衡時，有xmolB發(fā)生反應，
           2A（g）+B（g）?2C（g）
開始（mol）  2      1       0  
轉化（mol）   2x     x       2x
平衡（mol）  （2-2x）  （1-x）   2x
（2-2x）+（1-x）=（6-a）×0.5
  0.5a=x
當B完全反應時，x=1，a取最大，即a=2
故答案為：0＜a＜2
（4）根據題中的條件，當到達平衡時，隔板位于左側1處，則說明乙端的相當有7個格，即乙中平衡時氣體的物質的量為3.5mol，其中He為1mol．
設乙中到達平衡時有ymolC反應
            2C（g）?2A（g）+B（g）
開始（mol）  2         0       0       
轉化（mol）   y         y      

1

2

y
平衡（mol）  （2-y）    y      

1

2

y 
（2-y）+y+

1

2

y=2.5
y=1
故答案為：1
Ⅱ_?（1）化學平衡狀態(tài)的判斷，在概念的基礎上，延伸為，只要是物理量由變量到定量，即可作為判斷平衡狀態(tài)的依據，反應到達平衡狀態(tài)．在恒溫恒容的條件下，進行分析，甲中：
A_? 反應開始前，物質的量為3mol，反應開始后，平衡右移，氣體減少，壓強降低，當壓強不變時即到達平衡狀態(tài)，故A正確．
B_? 應為容器的體積不變，充入的氣體的量固定，根據氣體密度的關系式ρ=

m

V

，混合氣體的密度是一個定值，不能作為判斷平衡狀態(tài)的標準，故B不正確
C_? 由于甲的體積固定，當反應開始后，氣體的物質的量減小，濃度降低，當濃度不變時，即到達平衡狀態(tài)．故答案C正確
D_? 由于甲的體積不變，反應開始，氣體的物質的量減小，壓強降低，當壓強不變時，即氣體的物質的量不變，到達平衡狀態(tài)．故答案C正確
故選A、C、D
（2）由于甲、乙兩邊的體積不變，滿足恒溫、恒容條件，在乙中通入惰性氣體，對平衡無影響，絕對轉化后，滿足甲、乙兩端反應到達平衡后是等效的，即兩端到達平衡后，每種組成分的量相同，故答案為：甲=乙，
根據化學平衡的計算、及達到平衡時甲、乙兩端的平衡是等效的．
先求甲中達到平衡時，A、B、C的平衡量
           2A（g）+B（g）?2C（g）
開始（mol）  2      1       0  
轉化（mol）   2b     xb      2b
平衡（mol）  （2-2b）  （1-b）   2b
設乙中到達平衡時C的轉化率為ω，則有
           2C（g）?2A（g）+B（g）
開始（mol）  2         0       0       
轉化（mol）   2?ω       2?ωω
平衡（mol）  （2-2ω）    2ωω  
則有：2-2ω=2b
ω=1-b
故答案為：ω=1-b

點評：本題是一個好題，它綜合系統的考查了化學平衡的基本知識，平衡狀態(tài)的判斷，化學平衡移動原理的應用，化學平衡的計算等知識，作這類題目，一定要將基本理論掌握的很熟練，同時認真審題，將題目中的條件與基本理論有機的結合在一起，以加強分析解決問題的能力．