Question

恒温时，将2molA和2molB气体投入固定容积为2L密闭容器中发生反应：2A(g)＋B(g)xC(g)＋D(s)，10s时，测得A的物质的量为1.7mol，C的反应速率为0.0225mol·L^—1·s^—1；40s时反应恰好处于平衡状态，此时B的转化率为20%。请填写下列空白：

（1）x=____________

（2）从反应开始到10s，B的平均反应速率为____________

（3）从反应开始到40s达平衡状态，A的平均反应速率为____________

（4）平衡时容器中B的体积分数为____________

（5）下列各项能表示该反应达到平衡状态是____________

A．消耗A的物质的量与生成D的物质的量之比为2∶1

B．容器中A、B的物质的量n(A)∶n(B)=2∶1

C．气体的平均相对分子质量不再变化

D．压强不再变化

E．气体密度不再变化

Answer

3 0.0075mol·L −1·s −1 0.01mol·L −1·s −1 40% CE

【解析】

⑴先计算A和C的改变量，再根据改变量之比等于计量系数之比建立关系。

⑵根据速率之比等于计量系数之比建立关系。

⑶计算B的改变量，根据改变量之比等于计量系数之比算A的改变量，再计算A的平均反应速率。

⑷根据⑶得到平衡时n(B)，由于反应是等体积反应，根据体积分数计算。

⑸A．消耗A，正向反应，生成D，正向反应，同一个方向，不能说明达到平衡；B．容器中物质的物质的量之比不能说明达到平衡；C．气体的平均相对分子质量等于气体质量除以气体的物质的量，正向反应，气体质量减少，气体物质的量不变，气体的平均相对分子质量减少，当气体的平均相对分子质量不再变化说明达到平衡；D．反应是等体积反应，压强始终不变，因此压强不再变化不能说明达到平衡；E．气体密度等于气体质量除以容器体积，正向反应，气体质量减少，容器体积不变，气体密度减少，当气体密度不再变化说明达到平衡。

⑴10s时，测得A的物质的量为1.7mol，Δn(A)=2mol−1.7mol =0.3mol，C的反应速率为0.0225mol·L −1·s −1；Δn(C)=υ(C)∙V∙t=0.0225mol·L −1·s −1×2L×10s=0.45mol，根据改变量之比等于计量系数之比，得到0.3mol ：0.45mol = 2：x，则x=3；故答案为：3。

⑵从反应开始到10s，根据速率之比等于计量系数之比，υ(C)：υ(B)=3:1=0.0225mol·L −1·s −1：υ(B)，解得υ(B)=0.0075 mol·L −1·s −1；故答案为：0.0075 mol·L −1·s −1。

⑶40s时反应恰好处于平衡状态，此时B的转化率为20%，Δn(B)= 2mol×20%=0.4mol，根据改变量之比等于计量系数之比，Δn(A)：Δn(B) =Δn(A)：0.4mol=2:1，Δn(A)= 0.8mol，从反应开始到40s达平衡状态，A的平均反应速率为；故答案为：0.01mol·L −1·s −1。

⑷根据⑶得到平衡时n(B)=2mol−0.4mol=1.6mol，由于反应是等体积反应，因此总气体物质的量为4mol，因此平衡时容器中B的体积分数为；故答案为：40%。

⑸A．消耗A，正向反应，生成D，正向反应，同一个方向，不能说明达到平衡，故A不符合题意；B．容器中物质的物质的量之比不能说明达到平衡，故B不符合题意；C．气体的平均相对分子质量等于气体质量除以气体的物质的量，正向反应，气体质量减少，气体物质的量不变，气体的平均相对分子质量减少，当气体的平均相对分子质量不再变化说明达到平衡，故C符合题意；D．反应是等体积反应，压强始终不变，因此压强不再变化不能说明达到平衡，故D不符合题意；E．气体密度等于气体质量除以容器体积，正向反应，气体质量减少，容器体积不变，气体密度减少，当气体密度不再变化说明达到平衡，故E符合题意；综上所述，答案为CE。