Question

13．已知A（g）+B（g）?C （g）+D（g）反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系如表：

溫度/°C	700	800	830	1000	1200
平衡常數(shù)	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

回答下列問題：
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（C）c（D）}{c（A）c（B）}$，△H＜0（填“＜”“＞”“=”）；
（2）830°C時(shí)，向一個(gè)5L的密閉容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反應(yīng)初始6s內(nèi)A的平均反應(yīng)速率v（A）=0.003mol•L^-1•s^-1，則6s時(shí)c（A）=0.022mol•L^-1，C的物質(zhì)的量為0.09mol；若反應(yīng)經(jīng)一段時(shí)間后，達(dá)到平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為80%
（3）判斷該反應(yīng)是否達(dá)到平衡的依據(jù)為c（填正確選項(xiàng)前的字母）；
a．壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變           b．氣體的密度不隨時(shí)間改變
c．c（A）不隨時(shí)間改變           d．單位時(shí)間里生成C和D的物質(zhì)的量相等
（4）1200°C時(shí)反應(yīng)C（g）+D（g）?A（g）+B（g）的平衡常數(shù)的值為2.5．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫；
由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
（2）根據(jù)△c=v△t計(jì)算△c（A），A的起始濃度-△c（A）=6s時(shí)c（A）；
根據(jù)△n=△cV計(jì)算△n（A），再根據(jù)方程式計(jì)算C的物質(zhì)的量；
設(shè)平衡時(shí)A的濃度變化量為x，利用三段式表示平衡時(shí)各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)列方程計(jì)算x的值，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算；
體積不變，充入1mol氬氣，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變，變化不移動(dòng)，A的轉(zhuǎn)化率不變；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（4）同一反應(yīng)在相同溫度下，正、逆反應(yīng)方向的平衡常數(shù)互為倒數(shù)．

解答 解：（1）可逆反應(yīng)A（g）+B（g）?C（g）+D（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（C）c（D）}{c（A）c（B）}$，
由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：$\frac{c（C）c（D）}{c（A）c（B）}$；＜；
（2）反應(yīng)初始6s內(nèi)A的平均反應(yīng)速率v（A）=0.003mol•L^-1•s^-1，則6s內(nèi)△c（A）=0.003mol•L^-1•s^-1×6s=0.018mol/L，A的起始濃度為$\frac{0.2mol}{5L}$=0.04mol/L，故6s時(shí)時(shí)c（A）=0.04mol/L-0.018mol/L=0.022mol/L，
故6s內(nèi)△n（A）=0.018mol/L×5L=0.09mol，由方程式可知n（C）=△n（A）=0.09mol，
設(shè)平衡時(shí)A的濃度變化量為x，則：
               A（g）+B（g）?C（g）+D（g）
開始（mol/L）：0.04    0.16     0     0
變化（mol/L）：x      x        x     x
平衡（mol/L）：0.04-x   0.16-x   x    x
故$\frac{{x}^{2}}{（0.04-x）（0.16-x）}$=1，解得x=0.032
所以平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.032mol/L}{0.04mol/L}$×100%=80%，
體積不變，充入1mol氬氣，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變，變化不移動(dòng)，A的轉(zhuǎn)化率不變?yōu)?0%，
故答案為：0.022；0.09；80%；
（3）a．該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，壓強(qiáng)始終不變，故壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變，不能說明到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤，
 b．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的容積不變，故混合氣體的密度始終不變，故氣體的密度不隨時(shí)間改變，不能說明到達(dá)平衡，故b錯(cuò)誤，
c．可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，各組分的濃度不發(fā)生變化，故c（A）不隨時(shí)間改變，說明到達(dá)平衡，故c正確，
d．單位時(shí)間里生成C和D的物質(zhì)的量相等，都表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按1：1生成C、D的物質(zhì)的量，不能說明到達(dá)平衡，故d錯(cuò)誤，
故答案為：c；
（4）同一反應(yīng)在相同溫度下，正、逆反應(yīng)方向的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，故1200℃時(shí)反應(yīng)C（g）+D（g）?A（g）+B（g）的平衡常數(shù)的值為$\frac{1}{0.4}$=2.5，
故答案為：2.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、平衡常數(shù)計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率、平衡狀態(tài)判斷，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，難度中等，注意化學(xué)平衡狀態(tài)判斷，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)．