Question

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

溫度/℃	700	900	830	1000	1200
平衡常數(shù)	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

回答下列問題：
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式 K=$\frac{c（C）c（D）}{c（A）c（B）}$，△H＜0（填“＜”、“＞”或“=”）； 
（2）830℃時，向一個 5  L 的密閉容器中充入 0.20mol 的 A 和 0.80mol 的 B，如反應(yīng)初始 10s 內(nèi) A 的平均反應(yīng)速率 v（A）=0.002  mol•L^-1•s^-1．則 10s 時 c（A）=0.02 mol/L；若反應(yīng)經(jīng)一段 時間后，達(dá)到平衡時 A 的轉(zhuǎn)化率為 80%，如果這時向該密閉容器中再充入 1mol 氬氣，平 衡時 B 的轉(zhuǎn)化率為20%；若要使平衡時 B 的轉(zhuǎn)化率不低于 80%，至少再加入 A 的物 質(zhì)的量為 3mol．
（3）判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的依據(jù)為CD（填正確選項前的字母）
 A．壓強(qiáng)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 A 和 C 的物質(zhì)的量相等
（4）1200℃時反應(yīng) 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)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$；圖表中平衡常數(shù)隨溫度升高減小，升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行；
（2）根據(jù)△c=v△t計算△c（A），A的起始濃度-△c（A）=10s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(zhì)的量；
設(shè)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(zhuǎn)化率定義計算；
體積不變，充入1mol氬氣，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變，變化不移動，A的轉(zhuǎn)化率不變；利用平衡常數(shù)和三行計算得到；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)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(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（4）同一反應(yīng)在相同溫度下，正、逆反應(yīng)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(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（C）c（D）}{c（A）c（B）}$，升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行，圖表中平衡常數(shù)隨溫度升高減小，所以升溫平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，
故答案為：$\frac{c（C）c（D）}{c（A）c（B）}$；＜；
（2）反應(yīng)初始10s內(nèi)A的平均反應(yīng)速率v（A）=0.002mol•L^-1•s^-1，則10s內(nèi)△c（A）=0.002mol•L^-1•s^-1×10s=0.02mol/L，A的起始濃度=$\frac{0.2mol}{5L}$=0.04mol/L，故10s時時c（A）=0.04mol/L-0.02mol/L=0.02mol/L，
故10s內(nèi)△n（A）=0.02mol/L×5L=0.1mol，由方程式可知n（C）=△n（A）=0.1mol，
設(shè)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$\frac{{x}^{2}}{（0.04-x）（016-x）}$=1，解得x=0.032
所以平衡時A的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.032mol/L}{0.04mol/L}$×100%=80%，
體積不變，充入1mol氬氣，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變，變化不移動，A的轉(zhuǎn)化率不變?yōu)?0%，B的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.032mol/L}{0.16mol/L}$×100%=20%，
若要使平衡時 B 的轉(zhuǎn)化率不低于 80%，則需要消耗B物質(zhì)的量濃度為y，$\frac{y}{0.16}$=0.8，y=0.128mol/L，物質(zhì)的量=0.128mol/L×5L=0.64mol，至少再加入 A 的物質(zhì)的量為x
                             A（g）+B（g）?C（g）+D（g）
起始量（mol）       0.2+x          0.8         0            0
變化量（mol）       0.64           0.64         0.64       0.64
平衡濃度（mol）0.2+x-0.64      0.16        0.64         0.64
反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，可以用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，
K=$\frac{0.64×0.64}{（x-0.44）×0.16}$=1
x=3mol，
故答案為：0.02；80%；20%；3mol；
（3）A．該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，壓強(qiáng)始終不變，故壓強(qiáng)不隨時間改變，不能說明到達(dá)平衡，故A錯誤，
B．混合氣體的總質(zhì)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(dá)平衡，故B錯誤，
C．可逆反應(yīng)到達(dá)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(dá)平衡，故C正確，
D．單位時間里生成A和C的物質(zhì)的量相等，表示正逆反應(yīng)速率相同，能說明到達(dá)平衡，故D錯誤，
故答案為：CD；
（4）同一反應(yīng)在相同溫度下，正、逆反應(yīng)方向的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，故1200℃時反應(yīng)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(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計算、平衡常數(shù)計算、化學(xué)反應(yīng)速率、平衡狀態(tài)判斷，難度中等，注意化學(xué)平衡狀態(tài)判斷，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)．