Question

【題目】向一體積不變的密閉容器中加入2mol A、0.6mol C和一定量的B三種氣體．一定條件下發(fā)生反應(yīng)，各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如圖一所示．圖二為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階段使用了催化劑；圖一中t0～t1階段c（B）未畫出．

（1）若t1=15min，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_(kāi)_____________，B的起始物質(zhì)的量為_(kāi)_____________．

（3）判斷圖一中可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是（填序號(hào)）______________．

①2v正（A）=3v逆（C）

②混合氣體的密度不變

③混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變

④A、B、C的濃度都不再發(fā)生變化

（4）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0.01mol，而此過(guò)程中容器與外界的熱交換總量為a kJ，寫出此溫度下該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______________．

（5）容器乙與容器甲的體積相同且保持不變，且乙容器的溫度恒定為甲容器t4～t5時(shí)的溫度，若要使C的平衡濃度為1.2mol/L，則在乙容器中加入1.2molA、0.6molB的同時(shí)還需要加入___________molC。

Answer 1

【答案】（1）0.02 mol/（L·min）；

（2）減小壓強(qiáng)；1.0 mol；（3）④；

（4）2A（g）+B（g） 3C（g）△H=+200a kJ/mol；

（5）5.4mol。

【解析】

試題分析：（1）15min內(nèi)，以C濃度變化表示的反應(yīng)速率為v（C）=(0.6mol/L0.3mol/L)÷15min=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)過(guò)程中，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)方程式前的計(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）=1/2△n（A）=1/2×0.2mol/L=0.1mol/L，起始2molA所對(duì)應(yīng)的濃度為1mol/L，則體積應(yīng)是2mol÷1mol/L=2L，故B的起始物質(zhì)的量為n（B）=（0.1mol/L+0.4mol/L）×2L=1mol；

（3）根據(jù)方程式計(jì)算，若①3v正（A）=2v逆（C），反應(yīng)達(dá)到平衡，現(xiàn)在①2v正（A）=3v逆（C），所以反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；②由于反應(yīng)混合物都是氣體，氣體的質(zhì)量不變，容器的容積也不變，所以在任何時(shí)刻混合氣體的密度不變，故不能據(jù)此判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；③由于氣體的物質(zhì)的量不變，氣體的質(zhì)量不變，等于在任何情況下混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，故不能據(jù)此判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；④若A、B、C的濃度都不再發(fā)生變化，則用任何一物質(zhì)表示的正反應(yīng)、逆反應(yīng)速率都相等，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，正確；

（4）A的物質(zhì)的量變化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)，則根據(jù)平衡移動(dòng)原理：升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，所以該反應(yīng)的正反應(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；

（5）反應(yīng)的方程式為2A（g）+B（g）3C（g），根據(jù)方程式計(jì)算，若平衡時(shí)c(C)= 1.2mol/L，是甲的2倍，由于容器的容積不變，所以開(kāi)始時(shí)氣體的物質(zhì)的量是甲的2倍。對(duì)于甲，若反應(yīng)從正反應(yīng)方向開(kāi)始，其起始時(shí)等效開(kāi)始狀態(tài)是n(A)= 2mol +2/3×0.6mol=2.4mol，那么乙若從正反應(yīng)方向開(kāi)始，等效開(kāi)始時(shí)n(A)=4.8mol，現(xiàn)在實(shí)際加入的A的物質(zhì)的量是1.2molA，則1.2mol+2/3n(C)=4.8mol，解得n(C)=5.4mol。