Question

一定温度下，将3 mol A气体和1 mol B气体通入一容积固定为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)，请填写下列空白：

(1)反应1 min时测得剩余1.8 mol A，C的浓度为0.4 mol/L，则1 min内，B的平均反应速率为___________；x为____________。

(2)若反应经2 min达到平衡，平衡时C的浓度______________0.8 mol/L（填“大于”、“小于”或“等于”）

(3)能加快反应速率的措施是____________。

①升高温度

②容器体积不变，充入惰性气体Ar

③容器压强不变，充入惰性气体Ar

④使用催化剂

⑤将容器体积缩小一半

(4)能够说明该反应达到平衡的标志是____________。

A．容器内混合气体的密度保持不变

B．容器内混合气体的压强保持不变

C．A、B的浓度之比为3：1

D．单位时间内断开3n mol A-A键的同时生成n mol B-B

E．v(A)=3v(B)

Answer

0.2 mol/(L·min) 2 小于 ①④⑤ BD

【解析】

(1)先计算v(A)、v(C)，然后根据速率比等于计量数的比计算出v(B)及x的值；

(2)根据浓度对化学反应速率的影响分析判断；

(3)根据化学反应速率的影响因素分析判断；

(4)根据平衡状态的特征分析判断。

(1)在体积固定为2 L的密闭容器中通入3 mol A和1 mol B气体，发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)，反应1 min时测得剩余1.8 mol A，则△n(A)=(3 -1.8)mol=1.2 mol，△c(A)==0.6 mol/L，所以v(A)==0.6 mol/(L·min)。由于v(A)：v(B)=3：1，所以v(B)=v(A)=×0.6 mol/(L·min)=0.2 mol/(L·min)；反应开始时未通入C物质，在1 min内C的浓度为0.4 mol/L，则v(C)===0.4 mol/(L·min)，由于v(A)：v(C)=3：x，则0.6 mol/(L·min)：0.4 mol/(L·min)= 3：x，解得x=2；

(2)在第1 min内C的浓度变化了0.4 mol/L，若化学反应速率不变，则第2 min末，C的浓度应该为0.8 mol/L。由于随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，化学反应速率会逐渐减小，因此若反应经2 min达到平衡，则平衡时C的浓度小于0.8 mol/L；

(3)在其它条件不变时，①若升高温度，化学反应速率加快，①符合题意；

②容器体积不变，充入惰性气体Ar，不能改变任何一种反应物的浓度，化学反应速率不变，②不符合题意；

③容器压强不变，充入惰性气体Ar，必然会使容器的容积扩大，使反应物的浓度减小，化学反应速率减小，③不符合题意；

④使用催化剂可以大大加快化学反应速率，④符合题意；

⑤将容器体积缩小一半，反应物浓度增大，化学反应速率加快，⑤符合题意；

故合理选项是①④⑤；

(4) A．反应混合物都是气体，气体的质量不变；反应在恒容密闭容器中进行，气体的体积不变，则容器内混合气体的密度始终保持不变，因此不能根据密度不变判断反应是否处于平衡状态，A不符合题意；

B．该反应是反应前后气体体积改变的反应，若容器内混合气体的压强保持不变，则气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，B符合题意；

C．A、B加入的物质的量的比是3：1，二者反应的物质的量的比是3：1，因此无论反应是否达到平衡，A、B的浓度之比始终是3：1，因此不能据此判断反应是否处于平衡状态，C不符合题意；

D．单位时间内断开3n mol A-A键就会断裂的n mol B-B，还同时生成n mol B-B，说明物质B的浓度不变，则反应处于平衡状态，D符合题意；

E．v(A)=3v(B)中未指明速率是正反应速率还是逆反应速率，因此不能据此判断反应是否处于平衡状态，E不符合题意；

故合理选项是BD。