Question

在10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g)，所得实验数据如下表：

实验 编号	温度/℃	起始时物质的量/mol	平衡时物质的量/mol
n(X)	n(Y)	n(M)
①	700	0.40	0.10	0.090
②	800	0.10	0.40	0.080
③	800	0.20	0.30	a
④	900	0.10	0.15	b

（1） 实验①中，若5min时测得n(M)=0.050mol，则0至5min时间内，用N表示的平均反应速率等于____________。

（2） 实验②中，该反应的平衡常数K=____________。

（3） 实验③中，达到平衡时，X的转化率为____________。

（4） 实验④中，达到平衡时，b____________0.060 (填大于、小于、等于)

（5） 实验③中，达到平衡时，a等于 ____________。

Answer

（1）0.001mol/(l.min) （2）1 （3）0.6 或60% （4），< （5） 0.12

【解析】

试题分析：（1）实验①中，若5min时测得n(M)＝0.050mol，浓度是0.0050mol/L，则根据反应的化学方程式可知，同时生成的N的物质的量也是0.0050mol/L ，因此0至5min时间内，用N表示的平均反应速率υ(N)＝0.0050mol/L ÷5min＝1.0×10－3mol/(L·min)；

（2）实验②中，平衡时M的浓度是0.0080mol/L，则同时生成的N的浓度是0.0080mol/L，消耗X与Y的浓度均是0.0080mol/L，因此平衡时X和Y的浓度分别为0.01mol/L－0.0080mol/L＝0.002mol/L，0.04mol/L－0.0080mol/L＝0.032mol/L，因此反应的平衡常数K＝＝1；

（3）根据反应的化学方程式可知，设X的转化率为x，则

X(g) ＋ Y(g)M(g) ＋ N(g)

起始浓度（mol/L） 0.020 0.030 0 0

转化浓度（mol/L） 0.02x 0.02x 0.02x 0.02x

平衡浓度（mol/L）0.02-0.02x 0.03-0.02x 0.02x 0.02x

温度不变，平衡常数不变，则K＝＝1，解得x＝0.6，即平衡时X的转化率为60%。

（4）根据（3）中可知a＝0.2×0.6＝0.12。700℃时

X(g) ＋ Y(g)M(g) ＋ N(g)

起始浓度（mol/L） 0.040 0.010 0 0

转化浓度（mol/L） 0.009 0.009 0.009 0.009

平衡浓度（mol/L）0.031 0.001 0.009 0.009

则该温度下平衡常数K＝＝2.9＞1，这说明升高温度平衡常数减小，即平衡向逆反应方向移动，因此正方应是放热反应。若容器④中温度也是800℃，由于反应前后体积不变，则与③相比④平衡是等效的，因此最终平衡时M的物质的量b＝0.5a＝0.06。当温度升高到900℃时平衡显逆反应方向移动，因此b＜0.060。

（5）根据以上分析可知a＝0.12。

【考点地位】本题主要是考查化学反应速率和化学平衡常数的有关判断与计算

【名师点晴】本题难度大，综合性强。该类试题重点考查了学生对基本概念的理解和综合分析应用能力，对转化率的计算与等效平衡和化学平衡移动结合起来分析，考查了基本概念的内涵和外延，对学生的要求较高。该题的难点在于平衡常数和等效平衡的应用。所谓等效平衡是指外界条件相同时，同一可逆反应只要起始浓度相当，无论经过何种途径，都可以达到相同的平衡状态。等效平衡的判断及处理一般步骤是：进行等效转化——边倒法，即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量，与题干所给起始投料情况比较。等效平衡一般有三种类型：I类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即△n≠0的体系）：等效转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。II类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即△n＝0的体系）：等效转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。III类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。解答该类型试题的关键是分清类别，用相应的方法求解即可。