Question

某温度下，在2 L密闭容器中充入4 mol A气体和3 mol B气体，发生下列反应：2A(g)+B(g)C(g)+xD(g)，5 s达到平衡。达到平衡时，生成了1 mol C，测定D的浓度为1 mol·L^-1。

(1)求x=_____。

(2)求这段时间A的平均反应速率为_____。

(3)平衡时A的转化率为_____。

(4)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是_____

A. 单位时间内每消耗2 mol A，同时生成1 mol C

B. 单位时间内每生成1 molB，同时生成1 molC

C. D的体积分数不再变化

D. 混合气体的压强不再变化

E. B、C 的浓度之比为1：1

Answer

2 0.2 mol/(L·s) 50% BC

【解析】

(1)根据c=由v(D)计算反应产生的D的物质的量，结合反应产生的C、D的物质的量的比是1：x，计算x的值；

(2)根据物质反应时速率比等于计量数的比，由反应产生的D的浓度计算A消耗的浓度，结合v=计算A的反应速率；

(3)根据物质的转化率为×100%计算；

(4)该反应是反应前后气体体积相等的反应，根据反应达到平衡时各种物质的物质的量浓度不变，物质的含量不变，正、逆反应速率相等判断平衡状态。

(1)根据c=，由v(D)= 1 mol·L-1，反应容器为2 L，则n(D)= 1 mol·L-1×2 L=2 mol，△n(C)：△n(D)=1：2=1：x，故x=2；

(2)反应开始从正反应方向开始，至平衡时产生D的浓度为1 mol·L-1，由于A、D计量数相同，则反应消耗A的浓度为1 mol·L-1，反应时间为5 s，所以从反应开始至平衡，A的反应速率v(A)===0.2 mol/(L·s)；

(3)反应开始时A的浓度为=2 mol/L，A转化浓度为1 mol·L-1，则A的转化率为×100%=×100%=50%；

(4)A. 根据反应方程式可知：单位时间内每消耗2 mol A，同时生成1 mol C，都表示的是正反应速率，不能据此判断反应是否处于平衡状态，A错误；

B. 单位时间内每生成1 mol B，就必然会同时消耗1 molC物质，生成1 mol C，可说明用B表示的化学反应速率v(正)=v(逆)，反应处于平衡状态，B正确；

C. 随着反应进行，D的体积分数不断增大，若某个时刻D的体积分数不再变化，说明反应达到平衡，C正确；

D. 对于反应2A(g)+B(g)C(g)+2D(g)，为反应前后气体分子数目不变的反应，无论反应进行到什么程度，反应混合气体的压强始终不变，因此不能据此判断反应是否处于平衡状态，D错误；

E. B、C的浓度之比为1：1时反应可能处于平衡状态，也可能未达到平衡状态，因此不能据此判断反应是否处于平衡状态，E错误；

故合理选项是BC。