Question

t℃将4mol A气体和1mol B通入一个体积为8L的密闭容器中，发生如下反应：4A（g）+B（s）⇌xC（g）+3D（s），5min时反应达到平衡状态（温度不变），剩余0.8mol B，并测得C的浓度为0.1mol•L^-1．填写下列空白：
（1）从开始反应到达到平衡状态，A的平均反应速率______，x=______．
（2）若该密闭容器体积可变，向原平衡混合物中通入少量氦气（假设氦气和A、B、C、D都不反应）后，化学平衡将______移动（填“是”或“否”）．
（3）若相对分子质量M（B）＞3M（D），温度降低时混合气体的平均相对分子质量增大，则正反应是______反应．（填“吸热”或“放热”）
（4）若向原平衡混合物中再通入a mol C和足量的D，在t℃达到新的平衡，此时A的物质的量为______mol；
（5）若温度保持不变，改变容器的体积，在初始容器中改充4.5mol C、2.8mol D，要使反应达平衡时C的浓度为0.2mol/L，则容器的体积是______L．

Answer

测得C的浓度为0.1mol•L-1，则C的物质的量为0.8mol，
       4A（g）+B（s）⇌xC（g）+3D（s）
起始：4mol     1mol    0        0
转化：0.8mol   0.2mol  0.2xmol  0.6mol
平衡：3.2mol   0.8mol 0.2xmol  0.6mol
0.2xmol=0.8mol，x=4，
反应前后气体的物质的量不变，压强对平衡移动无影响，从等效平衡的角度解答该题．
【解析】
测得C的浓度为0.1mol•L-1，则C的物质的量为0.8mol，
       4A（g）+B（s）⇌xC（g）+3D（s）
起始：4mol     1mol    0        0
转化：0.8mol   0.2mol  0.2xmol  0.6mol
平衡：3.2mol   0.8mol 0.2xmol  0.6mol
0.2xmol=0.8mol，x=4，
（1）由以上分析可知x=4，v（A）==0.02 mol•L-1•min-1，故答案为：0.02 mol•L-1•min-1； 4；
（2）向原平衡混合物中通入少量氦气，容器的体积增大，但反应前后气体的物质的量不变，压强对平衡移动无影响，则平衡不移动，故答案为：不移动；
（3）若相对分子质量M（B）＞3M（D），则M（C）＞M（A），温度降低时混合气体的平均相对分子质量增大，说明平衡向逆反应方向移动，则正反应放热，故答案为：放热；
（4）若向原平衡混合物中再通入amolC和足量的D，由于压强对平衡移动无影响，在t℃达到新的平衡时，与原平衡状态相同，各气体物质的含量相同，相当于加入（4+a）molA，则平衡时，n（A）=（4+a）mol×=（3.2+0.8a）mol，故答案为：3.2+0.8a；
（5）若温度保持不变，改变容器的体积，在初始容器中改充4.5mol C、2.8mol D，由于温度不变，压强对平衡状态无影响，则与起始状态应相同，达平衡时各物质的含量相同，设容器的体积为V，要使反应达平衡时C的浓度为0.2mol/L，则平衡时C的物质的量为0.2Vmol，
   则有 4A（g）+B（s）⇌4C（g）+3D（s）
  起始：0      0       4.5            
相当于：4.5mol          0     
转化：0.2V             0.2V  
应有=，
V=4.5，
故答案为：4.5．