Question

【题目】在T℃条件下，向1L固定体积的密闭容器M中加入2molX和1molY，发生如下反应：2X(g)＋Y(g)a Z(g)＋W(g) ΔH＝－890kJ·mol－1(a为正整数)。

当反应达到平衡后，反应放出的热量为Q1kJ，物质X的转化率为α；若平衡后再升高温度，混合气体的平均相对分子质量减小，则

（1）化学计量数a的值为_____。

（2）温度维持T ℃不变，若起始时向容器M中加入4molX和6molY，若达到平衡时容器内的压强减小了10%，则反应中放出的热量为___kJ。

（3）温度维持T ℃不变，若在一个和原容器体积相等的恒压容器N中，加入2molX和1 molY发生如上反应并达平衡，则容器中X的质量分数M___N(选填＞、＜、＝符号)。

（4）已知：该反应的平衡常数随温度的变化如表：

温度/℃	200	250	300	350
平衡常数K	9.94	5.2	1	0.5

若在某温度下，2molX和1molY在容器M中反应达平衡， X的平衡转化率为50%，则该温度为_____℃。平衡时 X的体积分数为____。

Answer 1

【答案】1 890 ＞ 350 40%

【解析】

(1)在质量一定的情况下，平均相对分子质量与气体的分子数成反比。

(2)在相同的温度和相同的体积条件下，压强之比等于气体的物质的量之比。

(3)该反应的特点是正向气体分子数减小，所以恒温恒压和恒温恒容相比，相当于加压；

(4)计算该温度下的平衡常数，根据表格中平衡常数和温度的关系判断；

（1）该反应是一个正向放热的反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，混合气体的平均相对分子质量减小。平均相对分子质量的减小则说明反应物中气体计量数之和大于生成物的，即3>a+1，a作为正整数，只能为1；

（2）同一温度同一容器中，气体的分子数之于其物质的量之比，当反应达到平衡时容器内的压强减少了10%，则分子数目减少了10%，气体的物质的量也就减少10%，即气体的物质的量减少（4 mol +6 mol）×10%=1mol，根据反应式2X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(g)，当气体的物质的量减少1mol时，参加反应的X的物质的量是2mol，则反应中放出的热量为890kJ；

（3）该反应是一个正向气体分子数减小的反应，在相同的温度时，恒压与恒容相比，相当于增大压强。增大压强该反应的平衡向正反应方向移动，则X的质量分数将变小，所以容器中X的质量分数M>N；

（4）2molX和1molY在容器M中反应并达到平衡时，X的转化率为50%，则平衡时：

c(X)=(1-50%)×2mol÷1L=1mol/L；

c(Y)=0.5c(X)=0.5mol/L；

c(Z)=c(W)=c(Y)=0.5mol/L；

所以K=（0.5×0.5）÷（0.5×12）=0.5，所以其温度是350℃。平衡时X的体积分数为：

1mol/L÷（1+0.5+0.5+0.5）mol/L=40%。