Question

3．已知A（g）+B（g）?C（g）+D（g）反應的平衡常數(shù)和溫度的關系如下：

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

請回答下列問題：
（1）該反應平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{c（C）•c（D）}{c（A）•c（B）}$；△H＜0（選填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）830℃時，向一個5L的密閉容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，若測得反應初始至6S內A的平均反應速率v（A）=0.002mol•L^-1•S^-1，則6S時c（A）=0.028 mol•L^-1；C的物質的量為0.06mol．
（3）在與（2）相同的溫度、容器及A、B配比下反應經一段時間后達到平衡，此時A的轉化率為80%；保持溫度、容器不變，再向密閉容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，此時A的轉化率為80%；如果這時向該密閉容器中再充入1mol氬氣，則平衡時A的轉化率不變（選填“增大”、“減小”、“不變”）．
（4）判斷該反應是否達到平衡的依據(jù)為ce（填正確選項的字母）．
a．壓強不隨時間改變
b．氣體的密度不隨時間改變
c．c（A）不隨時間改變
d．單位時間里生成C和D的物質的量相等
e．單位時間內生成amolA的同時，消耗amolB
（5）1200℃時反應C（g）+D（g）?A（g）+B（g）的平衡常數(shù)的值為2.5．

Answer 1

分析 （1）平衡常數(shù)是平衡時生成物濃度冪之積比上反應物濃度冪之積；溫度越高平衡常數(shù)越小，所以正反應是放熱反應；
（2）根據(jù)△c=v△t計算△c（A），A的起始濃度-△c（A）=6s時c（A）；
根據(jù)△n=△cV計算△n（A），再根據(jù)方程式計算C的物質的量；
（3）設平衡時A的濃度變化量為x，利用三段式表示平衡時各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)列方程計算x的值，再根據(jù)轉化率定義計算；保持溫度、容器不變，再向密閉容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，相當于給原平衡體系加壓，所以此時A的轉化率不變；體積不變，充入1mol氬氣，反應混合物各組分的濃度不變，變化不移動，A的轉化率不變；
（4）根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；
（5）同一反應在相同溫度下，正、逆反應方向的平衡常數(shù)互為倒數(shù)．

解答 解：（1）已知A（g）+B（g）?C（g）+D（g）反應，平衡常數(shù)K=$\frac{c（C）•c（D）}{c（A）•c（B）}$；由表可知溫度越高平衡常數(shù)越小，所以△H＜0，故答案為：K=$\frac{c（C）•c（D）}{c（A）•c（B）}$；＜；
（2）反應初始6s內A的平均反應速率v（A）=0.002mol•L^-1•s^-1，則6s內△c（A）=0.002mol•L^-1•s^-1×6s=0.012mol/L，A的起始濃度為$\frac{0.2mol}{5L}$=0.04mol/L，故6s時時c（A）=0.04mol/L-0.012mol/L=0.028mol/L，
故6s內△n（A）=0.012mol/L×5L=0.06mol，由方程式可知n（C）=△n（A）=0.06mol，故答案為：0.028；0.06；
（3）設平衡時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A的轉化率為$\frac{0.032mol/L}{0.04mol/L}$×100%=80%，
保持溫度、容器不變，再向密閉容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，相當于給原平衡體系加壓，所以此時A的轉化率不變，仍為80%，
體積不變，充入1mol氬氣，反應混合物各組分的濃度不變，變化不移動，A的轉化率不變?yōu)?0%，
故答案為：80%；80%；不變；
（4）a．該反應前后氣體的物質的量不變，壓強始終不變，故壓強不隨時間改變，不能說明到達平衡，故a錯誤，
b．混合氣體的總質量不變，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間改變，不能說明到達平衡，故b錯誤，
c．可逆反應到達平衡時，各組分的濃度不發(fā)生變化，故c（A）不隨時間改變，說明到達平衡，故c正確，
d．單位時間里生成C和D的物質的量相等，都表示正反應速率，反應始終按1：1生成C、D的物質的量，不能說明到達平衡，故d錯誤，
e．單位時間內生成amolA等效于生成amolB的同時消耗amolB，達平衡狀態(tài)，故e正確；
故答案為：ce；
（5）同一反應在相同溫度下，正、逆反應方向的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，故1200℃時反應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．

點評 本題考查化學平衡計算、平衡常數(shù)計算、化學反應速率、平衡狀態(tài)判斷，難度中等，注意化學平衡狀態(tài)判斷，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)．