Question

【題目】向一體積不變的密閉容器中加入2 mol A、0.6 mol C和一定量的B三種氣體。一定條件下發(fā)生反應(yīng)2A（g） + B（g）3C（g），各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如圖1所示。圖2為t2時(shí)刻后改變反應(yīng)條件，平衡體系中反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的情況，且四個(gè)階段都各改變一種不同的條件。已知t3～t4階段為使用催化劑；圖1中t0～t1階段c（B）未畫(huà)出。

圖1 圖2

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

（2）t4～t5階段改變的條件為________，B的起始物質(zhì)的量為________。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	t4～t5	t5～t6
K1	K2	K3	K4	K5

則K1＝____________（計(jì)算式），K1、K2、K3、K4、K5之間的關(guān)系為____________（用“>”“<”或“＝”連接）。

（3）t5～t6階段保持容器內(nèi)溫度不變，若A的物質(zhì)的量共變化了0.01 mol，而此過(guò)程中容器與外界的熱交換總量為a kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2A（g） + B（g） 3C（g） ΔH，用含有a的代數(shù)式表達(dá) ΔH = _________。

（4）在相同條件下，若起始時(shí)容器中加入4mol A、2 mol B和1.2 mol C，達(dá)到平衡時(shí)，體系中 C的百分含量比t1時(shí)刻C的百分含量________（填“大于”“小于”“等于”）。

Answer 1

【答案】0.02 molL1min1 減小壓強(qiáng) 1mol 0.84 K1 = K2 = K3 = K4<K5 +200a kJmol－1 等于

【解析】

（1）15min內(nèi)，以C濃度變化表示的反應(yīng)速率為v（C）==0.02 mol/（Lmin）；

（2）t3～t4和t4～t5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)，t3～t4的平衡比原平衡的速率要快，而t4～t5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段為減小壓強(qiáng)；

反應(yīng)物的濃度降低，生成物的濃度增大，結(jié)合圖一可知，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）=△n（A）=×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=2L，故B的起始物質(zhì)的量為n（B）=（0.1mol/L+0.4mol/L）×2L=1.0mol；

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===0.84，

t2-t3段，為改變濃度，平衡移動(dòng)，平衡常數(shù)不變，K2=0.84，

t3-t4段，使用催化劑，加快反應(yīng)，平衡常數(shù)不變，K3=0.84，

t4-t5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，K4=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，

故 K1=K2=K3=K4＜K5；

（3）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，t5～t6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；

（4）在相同條件下，若起始時(shí)容器中加入4mol A、2 mol B和1.2 mol C，各物質(zhì)的量為原來(lái)的二倍，為等效平衡，達(dá)到平衡時(shí)，體系中 C的百分含量比t1時(shí)刻C的百分含量相等。