Question

11．某化學(xué)反應(yīng)2A（g）?B（g）+D（g）在密閉容器中分別在下列四種不同條件下進(jìn)行，B、D起始濃度為0，反應(yīng)物A的濃度（mol•L^-1）隨反應(yīng)時(shí)間（min）的變化情況如下表：

時(shí)間 實(shí)驗(yàn)序號(hào)		0	10	20	30	40	50	60
1	800℃	1.0	0.80	0.67	0.57	0.50	0.50	0.50
2	800℃	c2	0.60	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50
3	800℃	c3	0.92	0.75	0.63	0.60	0.60	0.60
4	T	1.0	0.40	0.25	0.20	0.20	0.20	0.20

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成下列填空：
（1）實(shí)驗(yàn)1中，在10～20min時(shí)間內(nèi)，以A的速率表示的平均反應(yīng)速率為0.02mol/（L•min）．
（2）實(shí)驗(yàn)2中，A的初始濃度c₂=1mol•L^-1，反應(yīng)經(jīng)20min就達(dá)到平衡，可推測實(shí)驗(yàn)2中還隱含的條件是使用催化劑．
（3）測得實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3各組分百分含量相等．設(shè)實(shí)驗(yàn)3的化學(xué)反應(yīng)速率為v₃，實(shí)驗(yàn)1的化學(xué)反應(yīng)速率為v₁，則v₃＞v₁（填“＞”“=”或“＜”），且c₃=1.2mol•L^-1．
（4）實(shí)驗(yàn)4和實(shí)驗(yàn)1僅起始溫度不同．比較實(shí)驗(yàn)4和實(shí)驗(yàn)1，可推測該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），理由是實(shí)驗(yàn)4到達(dá)平衡時(shí)間較短，實(shí)驗(yàn)4溫度較高，平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)4反應(yīng)物A的濃度小，平衡正向移動(dòng)．
（5）實(shí)驗(yàn)4中，假定在50min將容器的容積縮小為原來的一半，請(qǐng)?jiān)谌鐖D中用曲線表示體系中各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)（曲線上必須標(biāo)出A、B、D）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算10～20min時(shí)間內(nèi)A表示的平均反應(yīng)速率；
（2）溫度相同，達(dá)平衡后A的物質(zhì)的量濃度相同，且B、D起始濃度為0，所以兩組實(shí)驗(yàn)中A的起始濃度相同為1.0mol•L^-1 ；
溫度相同，達(dá)平衡后A的物質(zhì)的量濃度相同，但達(dá)平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)2的時(shí)間較短，所以只能是加入催化劑；
（3）實(shí)驗(yàn)1、3比較，溫度相同，10min-20min時(shí)，實(shí)驗(yàn)3的濃度減少量都大于實(shí)驗(yàn)1的，所以實(shí)驗(yàn)3的反應(yīng)速率大于實(shí)驗(yàn)1；
實(shí)驗(yàn)1、3 溫度相同，平衡常數(shù)相同，計(jì)算實(shí)驗(yàn)1中平衡時(shí)各組分濃度，根據(jù)K=$\frac{c（B）×c（D）}{{c}^{2}（A）}$計(jì)算平衡常數(shù)，用c₃表示出平衡時(shí)各組分濃度，再利用平衡常數(shù)列方程計(jì)算；
（4）實(shí)驗(yàn)4到達(dá)平衡時(shí)間較短，實(shí)驗(yàn)4溫度較高，平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)4反應(yīng)物A的濃度小，平衡正向移動(dòng)；
（5）實(shí)驗(yàn)4中，假定在50min將容器的容積縮小為原來的一半，瞬間各組分的濃度濃度增大一倍，即A的濃度變?yōu)?.4mol/L，B、D的濃度均為0.8mol/L，由于反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，平衡不移動(dòng)．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)①前10min內(nèi)A的平均反應(yīng)速率為v=$\frac{1mol/L-0.8mol/L}{10min}$=0.02mol/（L•min），
故答案為：0.02mol/（L•min）；
（2）實(shí)驗(yàn)1、2，溫度相同，達(dá)平衡后A的物質(zhì)的量濃度相同，且B、D起始濃度為0，所以兩組實(shí)驗(yàn)中A的起始濃度相同為1.0mol•L^-1 ；
溫度相同，達(dá)平衡后A的物質(zhì)的量濃度相同，但達(dá)平衡時(shí)2組的時(shí)間較短，所以只能是使用催化劑；
故答案為：1.0mol/L；使用催化劑；
（3）實(shí)驗(yàn)1、3比較，溫度相同，10min-20min時(shí)，實(shí)驗(yàn)3的濃度減少量都大于實(shí)驗(yàn)1的，所以實(shí)驗(yàn)3的反應(yīng)速率大于實(shí)驗(yàn)1的，即v₃＞v₁；
實(shí)驗(yàn)1在40min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，
               2A（g）?B（g）+D（g）
起始（mol•L^-1）：1.0    0     0
反應(yīng)（mol•L^-1）：0.50  0.25 0.25
平衡（mol•L^-1）：0.50  0.25 0.25
該溫度下平衡常數(shù)K=$\frac{0.25×0.25}{0．{5}^{2}}$=0.25，
實(shí)驗(yàn)3的溫度與實(shí)驗(yàn)1的溫度相同，溫度不變，平衡常數(shù)相同，
               2A（g）?B（g）+D（g）
起始（mol•L^-1）：C₃ 0      0
反應(yīng)（mol•L^-1）：0.6     0.30  0.30
平衡（mol•L^-1）：c₃-0.60 0.30  0.30
該溫度下平衡常數(shù)K=$\frac{0.3×0.3}{（{c}_{3}-0.6）^{2}}$=0.25，解得：c₃=1.2，
故答案為：＞；1.2；
（4）實(shí)驗(yàn)4到達(dá)平衡時(shí)間較短，實(shí)驗(yàn)4溫度較高，平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)4反應(yīng)物A的濃度小，平衡正向移動(dòng)，所以正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
故答案為：吸；實(shí)驗(yàn)4到達(dá)平衡時(shí)間較短，實(shí)驗(yàn)4溫度較高，平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)4反應(yīng)物A的濃度小，平衡正向移動(dòng)；
（5）實(shí)驗(yàn)4中，假定在50min將容器的容積縮小為原來的一半，瞬間各組分的濃度濃度增大一倍，即A的濃度變?yōu)?.4mol/L，B、D的濃度均為0.8mol/L，由于反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，平衡不移動(dòng)，圖象各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)為，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算與影響因素、反應(yīng)速率計(jì)算、平衡常數(shù)應(yīng)用等，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理能力、知識(shí)遷移運(yùn)用能力，題目難度中等．