Question

9．已知T℃、P kPa時(shí)，在容積為V L密閉容器內(nèi)充有1mol A和1 mol B．保持恒溫恒壓，使反應(yīng)：A（g）+B（g）?C（g）  達(dá)到平衡時(shí)，C的體積分?jǐn)?shù)為40%．試回答有關(guān)問題：
（1）欲使溫度和壓強(qiáng)在上述條件下恒定不變，在密閉容器內(nèi)充入2mol C，則反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，容器的容積為$\frac{10}{7}$VL，C的體積分?jǐn)?shù)為40%．
（2）若另選一容積固定不變的密閉容器，仍控制溫度為T℃，使1mol A和1mol B反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，C的體積分?jǐn)?shù)仍為40%，則該密閉容器的容積為$\frac{5}{7}$VL．

Answer 1

分析 （1）溫度和壓強(qiáng)在上述條件下恒定不變，在密閉容器內(nèi)充入2mol C，等效為開始充入2mol A和2mol B，與原平衡中A、B的物質(zhì)的量之比均為1：1，與原平衡為平衡等效，平衡時(shí)相同物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)與原平衡的相同，
令轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為a，則：
           A（g）+B（g）?C（g）
開始（mol）：2     2      0
變化（mol）：a     a      a
平衡（mol）：2-a   2-a    a
根據(jù)體積分?jǐn)?shù)列方程計(jì)算a，恒溫恒壓下，體積之比等于物質(zhì)的量之比，計(jì)算平衡時(shí)容器容積；
（2）容積固定不變的密閉容器，仍然控制溫度為T℃，使1mol A和1mol B反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，C的體積分?jǐn)?shù)仍為40%，與原平衡為等效平衡，所以該裝置容器容積與等溫等壓反應(yīng)達(dá)到平衡后容器體積相等．

解答 解：（1）溫度和壓強(qiáng)在上述條件下恒定不變，在密閉容器內(nèi)充入2mol C，等效為開始充入2mol A和2mol B，與原平衡中A、B的物質(zhì)的量之比均為1：1，與原平衡為平衡等效，平衡時(shí)相同物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)與原平衡的相同，即C的體積分?jǐn)?shù)為40%，
令轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為a，則：
            A（g）+B（g）?C（g）
開始（mol）：2      2      0
變化（mol）：a      a      a
平衡（mol）：2-a    2-a    a
所以$\frac{a}{4-a}$=40%，解得a=$\frac{8}{7}$，
恒溫恒壓下，體積之比等于物質(zhì)的量之比，則平衡時(shí)容器容積為VL×$\frac{（4-\frac{8}{7}）mol}{2mol}$=$\frac{10}{7}$VL，
故答案為：$\frac{10}{7}$VL；40%；
（2）容積固定不變的密閉容器，仍然控制溫度為T℃，使1mol A和1mol B反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，C的體積分?jǐn)?shù)仍為40%，與原平衡為等效平衡，所以該裝置容器容積與等溫等壓反應(yīng)達(dá)到平衡后容器體積相等．
轉(zhuǎn)化率相同為$\frac{\frac{8}{7}mol}{2mol}$=$\frac{4}{7}$，即消耗的A為$\frac{4}{7}$mol，則平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為（1+1-$\frac{4}{7}$）mol=$\frac{10}{7}$mol，則該密閉容器的容積為VL×$\frac{\frac{10}{7}mol}{2mol}$=$\frac{5}{7}$VL，
故答案為：$\frac{5}{7}$VL．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，涉及等效平衡問題，關(guān)鍵是對(duì)等效平衡規(guī)律的理解掌握，難度中等．