Question

向一體積不變的密閉容器中充入2mol A，0.6mol C和一定量的B三種氣體．一定條件下發(fā)生反應(yīng)，各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖1所示，其中t₀-t₁階段c（B）未畫出．圖2為反應(yīng)體系中反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的情況，且t₂，t₃，t₄各改變一種不同的條件．

（1）若t₁=15min，則t₀-t₁階段以C的濃度變化表示的反應(yīng)速率v（C）=

 

．
（2）t₃時(shí)改變的條件為

 

，B的起始物質(zhì)的量為

 

．
（3）各階段平衡時(shí)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)如下表所示：

t1-t2	t2-t3	t3-t4	t5-t6
K1	K2	K3	K4

則K₁=

 

（保留兩位小數(shù)），K₁、K₂、K₃、K₄之間的關(guān)系為

 

．（用“＞”、“＜”或“=”連接）．
（4）t₄-t₅階段，若A的物質(zhì)的量變化了0.01mol，而此階段中反應(yīng)體系的能量變化為a kJ，寫出此條件下該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,化學(xué)平衡建立的過(guò)程

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算公式得到答案；
（2）圖2是在四種不同情況下影響化學(xué)的平衡，而影響平衡的因素有：濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑；t₂～t₃和t₃～t₄這兩段平衡是不移動(dòng)的，則只能是壓強(qiáng)和催化劑影響的，因此應(yīng)該推斷該反應(yīng)為等體積變化的反應(yīng)，t₂～t₃的平衡比原平衡的速率要快，而t₃～t₄的速率又變慢，則前者應(yīng)是加催化劑，因?yàn)闂l件只能用一次，t₄～t₅段為減壓或者取出平衡時(shí)混合氣體；反應(yīng)物的濃度降低，生成物的濃度增大，結(jié)合圖1可知，A為反應(yīng)物，C為生成物，A的變化為0.2mol/L，C的變化量為0.3mol/L．又由于該反應(yīng)為等體積變化的反應(yīng)，所以B為反應(yīng)物，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的速率之比等于化學(xué)方程式前的計(jì)量系數(shù)比，寫出該反應(yīng)的方程式為2A（g）+B（g）?3C（g），起始2molA所對(duì)應(yīng)的濃度為1mol/L，則體積應(yīng)是2L，據(jù)此判斷B起始濃度；
（3）根據(jù)平衡常數(shù)，平衡移動(dòng)解答K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之間的關(guān)系，平衡常數(shù)隨溫度變化；
（4）根據(jù)A的物質(zhì)的量變化和熱量變化求出熱效應(yīng)數(shù)值．

解答： 解：（1）15min內(nèi)，以C濃度變化表示的反應(yīng)速率為v（C）=

(0.6-0.3)mol/L

15min

=0.02 mol/（L?min），
故答案為：0.02 mol/（L?min）；
（2）t₂～t₃和t₃～t₄這兩段平衡是不移動(dòng)的，則只能是壓強(qiáng)和催化劑影響的，因此應(yīng)該推斷該反應(yīng)為等體積變化的反應(yīng)，t₂～t₃的平衡比原平衡的速率要快，而t₃～t₄的速率又變慢，則前者應(yīng)是加催化劑，因?yàn)闂l件只能用一次，t₃～t₄段為減壓或取出部分平衡混合氣體；
反應(yīng)物的濃度降低，生成物的濃度增大，結(jié)合圖1可知，A為反應(yīng)物，C為生成物，A的變化為0.2mol/L，C的變化量為0.3mol/L．又由于該反應(yīng)為等體積變化的反應(yīng)，所以B為反應(yīng)物，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的速率之比等于化學(xué)方程式前的計(jì)量系數(shù)比，該反應(yīng)的方程式為2A（g）+B（g）?3C（g），所以，△c（B）=

1

2

△c（A）=

1

2

×0.2mol/L=0.1mol/L，起始2molA所對(duì)應(yīng)的濃度為1mol/L，則體積應(yīng)是

2mol

1mol/L

=2L，故B的起始物質(zhì)的量為n（B）=（0.1mol/L+0.4mol/L）×2L=1.0mol；
故答案為：減小壓強(qiáng)或取出部分平衡混合氣體；1．O mol；
（3）t₁-t₂段，處于平衡狀態(tài)，c（A）_平衡=0.8mol/L，c（B）_平衡=0.4mol/L，c（C）_平衡=0.6mol/L，
K₁=

c3(C)

c2(A)c(B)

=

0.6×0.6×0.6

0.8×0.8×0.4

=0.84，
t₂-t₃段，為使用催化劑，加快反應(yīng)，平衡常數(shù)不變，K₂=0.84，
K₃-t₄段，為降低壓強(qiáng)，反應(yīng)速率降低，平衡不移動(dòng)，平衡常數(shù)不變，K₃=0.84，
t₅-t₆段，為升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，K₄＞0.84，
故 K₁=K₂=K₃=＜K₄，
故答案為：0.84； K₁=K₂=K₃=＜K₄；
（4）根據(jù)方程式計(jì)算，若A的物質(zhì)的量共變化了0.01mol，而此過(guò)程中容器與外界的熱交換總量為a kJ，則反應(yīng)2molA時(shí)，交換熱量200akJ，而由圖象可知，t₄～t₅階段應(yīng)為升高溫度，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以熱化學(xué)方程式為2A（g）+B（g）?3C（g）△H=+200a kJ/mol，
故答案為：2A（g）+B（g）?3C（g）△H=+200a kJ/mol．

點(diǎn)評(píng)：本題以圖象的形式考查影響化學(xué)反應(yīng)速率以及化學(xué)平衡移動(dòng)的因素，題目難度中等，注意等效平衡問(wèn)題，為本題的難點(diǎn)，也是易錯(cuò)點(diǎn)．