Question

将等物质的量的A和B，混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)，5 min后测得c(D)=0.5 mol/L，c(A)：c(B)=1：2，C的反应速率是0.15 mol/(L·min)。

(1)B的反应速率v(B)=___，x=___。

(2)A在5 min末的浓度是_______。

(3)此时容器内的压强与开始时之比为：___。

Answer

0.05 mol/(L·min) 3 0.5 mol/L 11：10

【解析】

根据5 min后测得c(D)=0.5 mol/L可计算反应产生D的物质的量n(D)=0.5 mol/L×2 L=1 mol，假设反应开始时A、B的物质的量分别是n，然后根据物质反应转化关系可计算出5 min后A、B的物质的量，然后根据气体的物质的量的比等于浓度比，利用c(A)：c(B)=1：2，计算x的值，再结合速率的概念及速率与浓度关系、阿伏伽德罗定律分析解答。

反应从正反应方向开始，因此起始时D的物质的量为0，5 min后测得c(D)=0.5 mol/L则此时反应产生D的物质的量n(D)=0.5 mol/L×2 L=1 mol，根据方程式可知：每反应消耗3 mol A、1 mol B就会产生2 mol D，则产生1 mol D就会消耗1.5 mol A和0.5 mol B，反应开始时A、B的物质的量相等，假设都是n mol，则5 min时n(A)=(n-1.5)mol，n(B)=(n-0.5)mol，容器的容积固体不变，所以，解得n=2.5 mol。

(1)B的反应速率v(B)==0.05 mol/(L·min)；到5 min时C的反应速率是0.15 mol/(L·min)，v(B)：v(C)=1：x=0.05 mol/(L·min)：0.15 mol/(L·min)=1：3，所以x=3。

(2)A在5 min时的浓度为c(A)==0.5 mol/L；

(3)根据阿伏伽德罗定律：在同温同体积时，气体的压强之比等于气体的物质的量的比，反应开始时气体的物质的量为2.5 mol+2.5 mol=5.0 mol，当进行到5 min时，气体的物质的量n(A)=(2.5-1.5)mol=1 mol，n(B)=(2.5-0.5)mol=2 mol，n(C)= 0.15 mol/(L·min)×5 min×2 L=1.5 mol，n(D)=1 mol，所以n(总)=n(A)+n(B)+n(C)+n(D)=1 mol+2 mol+1.5 mol+1 mol=5.5 mol，故此时容器内的压强与开始时之比为p2：p1=n(总)：n(始)= 5.5 mol：5 mol=11：10。