Question

2．化合物AX₃和單質(zhì)X₂在一定條件下反應(yīng)可生成化合物AX₅．回答下列問題：
（1）已知AX₃的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為-93.6℃和76℃，AX₅的熔點(diǎn)為167℃．室溫時(shí)AX₃與氣體X₂反應(yīng)生成lmol AX₅，放出熱量123.8kJ．該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為AX₃（l）+X₂（g）=AX₅（s）△H=-123.8kJ•mol^-1．
（2）反應(yīng)AX₃（g）+X₂（g）?AX₅（g）在容積為10L的密閉容器中進(jìn)行．起始時(shí)AX₃和X₂均為0.2mol．反應(yīng)在不同條件下進(jìn)行，反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如圖所示．
①列式計(jì)算實(shí)驗(yàn)a從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí)的反應(yīng)速率v（AX₅）=1.7×10^-4mol•L^-1•min^-1
②圖中3組實(shí)驗(yàn)從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí)的反應(yīng)速率v（AX₅）由大到小的順序?yàn)閎＞c＞a（填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）；與實(shí)驗(yàn)a相比，其他兩組改變的實(shí)驗(yàn)條件及判斷依據(jù)是：b加入催化劑．反應(yīng)速率加快，但平衡點(diǎn)沒有改變、c溫度升高．反應(yīng)速率加快，但平衡點(diǎn)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．
③用p₀表示開始時(shí)總壓強(qiáng)，p表示平衡時(shí)總壓強(qiáng)，α表示AX₃的平衡轉(zhuǎn)化率，則α的表達(dá)式為2（1-$\frac{P}{Po}$）×100%；實(shí)驗(yàn)a和c的平衡轉(zhuǎn)化率：α_a為50%、α_c為40%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)熔沸點(diǎn)判斷出常溫下各物質(zhì)狀態(tài)，根據(jù)生成物與放出熱量的關(guān)系，計(jì)算出反應(yīng)熱，再據(jù)此寫出熱化學(xué)方程式；
（2）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算出反應(yīng)速率；
②根據(jù)到達(dá)平衡用時(shí)的多少可以比較出反應(yīng)速率的大小；再根據(jù)圖象中的曲線的變化趨勢(shì)判斷出條件的改變；
③對(duì)于氣體來講，壓強(qiáng)之比就等于物質(zhì)的量之比，根據(jù)三段式，進(jìn)而求得轉(zhuǎn)化率的表達(dá)式及具體的值；

解答 解：（1）因?yàn)锳X₃的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為-93.6℃和76℃，AX₅的熔點(diǎn)為167℃，室溫時(shí)，AX₃為液態(tài)，AX₅為固態(tài)，生成1mol AX₅，放出熱量123.8kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程為：AX₃（g）+X₂（g）=AX₅（s）△H=-123.8kJ•mol^-1，
故答案為：AX₃（l）+X₂（g）=AX₅（s）△H=-123.8kJ•mol^-1；
（2）①起始時(shí)AX₃和X₂均為0.2mol，即n_o=0.4mol，總壓強(qiáng)為160KPa，平衡時(shí)總壓強(qiáng)為120KPa，設(shè)平衡時(shí)總物質(zhì)的量為n，根據(jù)壓強(qiáng)之比就等于物質(zhì)的量之比有：$\frac{120KPa}{160KPa}$=$\frac{n}{0.4mol}$，n=0.30mol，
AX₃（g）+X₂（g）?AX₅（g）
初始 （mol） 0.20 0.20 0
平衡 （mol） 0.20-x 0.20-x x
（0.20-x）+（0.20-x）+x=0.30
x=0.10
v（ AX₅）=$\frac{0.10mol}{10L×60min}$=1.7×10^-4mol/（L•min），
故答案為：1.7×10^-4mol•L^-1•min^-1
②根據(jù)到abc達(dá)平衡用時(shí)的多少可以比較出反應(yīng)速率的大小為：b＞c＞a；
與實(shí)驗(yàn)a相比，b實(shí)驗(yàn)到達(dá)平衡的時(shí)間變小，但平衡沒有發(fā)生移動(dòng)，所以為使用催化劑；c實(shí)驗(yàn)到達(dá)平衡時(shí)總壓強(qiáng)變大，說明平衡逆向移動(dòng)，而化學(xué)反應(yīng)速率變大，考慮到該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以是升高溫度所導(dǎo)致的，
故答案為：bca；加入催化劑．反應(yīng)速率加快，但平衡點(diǎn)沒有改變；溫度升高．反應(yīng)速率加快，但平衡點(diǎn)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)（或反應(yīng)容器的容積和起始物質(zhì)的量未改變，但起始總壓強(qiáng)增大）；
③用p₀表示開始時(shí)總壓強(qiáng)，p表示平衡時(shí)總壓強(qiáng)，α表示AX₃的平衡轉(zhuǎn)化率，根據(jù)壓強(qiáng)之比就等于物質(zhì)的量之比有：$\frac{Po}{P}$，n=$\frac{0.4P}{Po}$，
AX₃（g）+X₂（g）?AX₅（g）
初始 （mol） 0.20 0.20 0
平衡 （mol） 0.20-x 0.20-x x
（0.20-x）+（0.20-x）+x=n
x=0.40-n=0.4-$\frac{0.4P}{Po}$
α=$\frac{0.4-\frac{0.4P}{Po}}{0.2}$×100%=2（1-$\frac{P}{Po}$）×100%
∴α_a=2（1-$\frac{P}{Po}$）=2（1-$\frac{120}{160}$）×100%=50%
α_c=2（1-$\frac{140}{175}$）×100%=40%，
故答案為：2（1-$\frac{P}{Po}$）×100%；50%；40%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率的求算、影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素等內(nèi)容，難度中等，關(guān)鍵是要學(xué)生能正確理解壓強(qiáng)與物質(zhì)的量的關(guān)系，并由此進(jìn)行計(jì)算，有點(diǎn)難度，容易出錯(cuò)．