Question

20．已知2X₂（g）+Y₂（g）?2Z（g）△H=-a kJ/mol（a＞0），在一個容積固定的容器中加入2mol X₂和1mol Y₂，在500℃時充分反應達平衡后Z的濃度為Wmol/L，放出熱量b kJ．
（1）此反應平衡常數(shù)表達式為$\frac{c{\;}^{2}（Z）}{c{\;}^{2}（X{\;}_{2}）×c（Y{\;}_{2}）}$；若將溫度降低到300℃，則反應平衡常數(shù)將增大（填增大、減少或不變）．
（2）若原來容器中只加入2molZ，500℃充分反應達平衡后，吸收熱量c kJ，則Z濃度為=mol/L（填“＞”、“＜”或“=”），a、b、c之間滿足關系a=b+c（用代數(shù)式表示）．
（3）若將上述容器改為恒壓容器（反應器開始體積相同），相同溫度下起始加入2mol X₂和1mol Y₂達到平衡后，Y₂的轉化率將變大（填“變大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）化學平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫；
該反應正反應是放熱反應，降低溫度，平衡向正反應移動，平衡常數(shù)增大；
（2）恒溫恒容下，2molZ完全轉化到左邊，可得2molX₂和1molY₂，故與原平衡為等效平衡，平衡時Z的濃度相同；
同一可逆反應，相同溫度下，正、逆反應的反應熱數(shù)值相等，但符號相反，令平衡時Z的物質(zhì)的量為nmol，根據(jù)反應熱計算兩個過程的熱量數(shù)值，據(jù)此判斷；
（3）原平衡隨反應進行，壓強降低．恒壓容器（反應器開始體積相同），相同溫度下起始加入2molX₂和1molY₂，等效為在原平衡的基礎上增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，據(jù)此判斷．

解答 解：（1）化學平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，所以2X₂（g）+Y₂（g）?2Z（g）的平衡常數(shù)k=$\frac{c{\;}^{2}（Z）}{c{\;}^{2}（X{\;}_{2}）×c（Y{\;}_{2}）}$，該反應正反應是放熱反應，降低溫度，平衡向正反應移動，平衡常數(shù)增大，
故答案為：$\frac{c{\;}^{2}（Z）}{c{\;}^{2}（X{\;}_{2}）×c（Y{\;}_{2}）}$；增大；
（2）恒溫恒容下，2molZ完全轉化到左邊，可得2molX₂和1molY₂，故與原平衡為等效平衡，平衡時Z的濃度相同，故c（Z）=Wmol•L^-1，
同一可逆反應，相同溫度下，正、逆反應的反應熱數(shù)值相等，但符號相反，令平衡時Z的物質(zhì)的量為nmol，
對于反應2X₂（g）+Y₂（g）?2Z（g）△H=-akJ•mol^-1，則b=n×$\frac{a}{2}$，對于反應2Z（g）?2X₂（g）+Y₂（g）△H=akJ•mol^-1，Z分解的物質(zhì)的量為（2-n）mol，故c=$\frac{2-n}{2}$×a=1-n×$\frac{a}{2}$，故a=b+c，
故答案為：=；a=b+c；
（3）原平衡隨反應進行，壓強降低．恒壓容器（反應器開始體積相同），相同溫度下起始加入2molX₂和1molY₂，等效為在原平衡的基礎上增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應移動，Y₂的轉化率變大，故答案為：變大．

點評 本題考查化學平衡常數(shù)、平衡狀態(tài)判斷，化學平衡的有關計算等，注意（3）中構建平衡建立的途徑，題目難度中等．