Question

把2.5mol A和2.5mol B混合盛入2L容积的密闭容器里发生反应3A（g）+B（g）⇌x C（g）+2D（g），经5s后反应达平衡．在此5s内C的平均反应速率为0.2mol•L^-1•s^-1，同时生成1mol D．试求：
（1）试算x的值；
（2）达平衡时B的转化率；
（3）若达平衡时，该反应放出Q kJ的热量，写出该反应的热化学方程式；
（4）若温度和压强维持不变，达平衡时容器内气体的体积是多少？

Answer

（1）根据v（C）=的公式变形计算生成的C的物质的量，利用化学计量数之比等于物质的量之比计算x的值；
（2）根据方程式计算参加反应的B的物质的量，再利用转化率的定义计算；
（3）根据（2）的计算可知参加反应的B的物质的量，进而计算1molB反应时放出的热量，再根据热化学方程式的书写原则进行书写；
（4）计算反应后混合气体的物质的量之和，恒温恒压下，体积之比之比等于物质的量之比，据此计算．
【解析】
（1）5s内C的平均反应速率为0.2mol•L-1•s-1，同时生成1molD，故生成的C的物质的量为5s×0.2mol•L-1•s-1×2L=2mol，化学计量数之比等于物质的量之比，故x：2=2mol：1mol，解得x=4，
答：x的值为4；
（2）由方程式3A（g）+B（g）⇌4C（g）+2D（g）可知，参加反应的B的物质的量为1mol×=0.5mol，故B的转化率为×100%=20%，
答：平衡时B的转化率为20%；
（3）0.5molB反应放出的热量为QkJ，故1molB反应放出的热量为QkJ×=2QkJ，故该反应的热化学方程式为3A（g）+B（g）⇌4 C（g）+2D（g）△H=-2Q kJ•mol-1，
答：该反应的热化学方程式为3A（g）+B（g）⇌4 C（g）+2D（g）△H=-2Q kJ•mol-1；
（4）反应生成1molD，则：
     3A（g）+B（g）⇌4 C（g）+2D（g） 气体物质的量增大△n
                               2        2
                               1mol     1mol
故平衡时混合气体的物质的量为2.5mol+2.5mol+1mol=6mol，恒温恒压下，体积之比之比等于物质的量之比，令平衡时的体积为V，则5mol：6mol=2L：V，解得V=2.4L，
答：达平衡时容器内气体的体积为2.4L．