Question

将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)，经5 min后，测得D的浓度为0.5 mol·L^-1，c(A)∶c(B)=3∶5，C的平均反应速率为0.1 mol·L^-1·min^-1。求：

(1)5 min后B的浓度c(B)=________mol·L^-1，反应开始前容器中的A、B的物质的量：n(A)=n(B)=________mol。

(2)A的平均反应速率：v(A)=________mol·L^-1·min^-1。

(3)x的值为________。

(4)下列叙述能表明该反应已达平衡状态的是_________(填序号)。

①A的物质的量浓度不变 

②3v_正(A)=v_逆(B)  

③混合气体总物质的量不变

④反应物和生成物同时存在，反应体系中四种物质的物质的量均相等

Answer

1.25 3 0.15 2 ①

【解析】

(1)恒容条件下，浓度的变化等于化学计量数的变化，结合平衡时c(A)∶c(B)=3∶5及容器的容积是2 L计算反应开始时A、B的物质的量；

(2)根据v(A)=计算；

(3)浓度变化量之比等于化学计量数之比；

(4)根据平衡时任何组分的物质的量浓度不变、化学反应速率不变、含量不变分析。

(1)由方程式可知△c(B)=△c(D)=×0.5 mol/L =0.25 mol/L，△c(A)=△c(D)=×0.5 mol/L =0.75 mol/L，开始时A、B起始浓度相等，假设反应开始时二者浓度都为x mol/L，则(x-0.75)：(x-0.25)=3：5，解得x=1.5，则5 min时B的浓度为c(B)=1.5 mol/L-0.25 mol/L=1.25 mol/L，反应开始时容器中A、B的物质的量为n=c·V=1.5 mol/L×2 L=3 mol；

(2)由于△c(A)=△c(D)=×0.5 mol/L=0.75 mol/L，所以v(A)==0.15 mol/(L·min)；

(3)浓度变化量之比等于化学计量数之比，则x：2=0.1 mol/(L•min)×5 min：0.5 mol/L，解得x=2；

(4)①反应在恒容密闭容器中进行，若A的物质的量浓度不变，则反应达到平衡状态，①正确；

②任何时刻都存在关系：v正(A)=3v正(B)，若3v正(A)=v逆(B)，则v逆(B)=3v正(A)=9v正(B)，逆反应速率大于正反应速率，化学平衡逆向移动，不是平衡状态，②错误；

③该反应是反应前后气体体积不变的反应，因此任何时刻气体的物质的量都不变，不能据此判断反应是否处于平衡状态，③错误；

④反应物和生成物同时存在，反应体系中四种物质的物质的量均相等，反应可能处于平衡状态，也可能未处于平衡状态，④错误；

故合理选项是①。