Question

13．COCl₂的分解反應(yīng)為COCl₂（g）?Cl₂（g）+CO（g）△H=+108kJ•mol^-1．反應(yīng)體系平衡后，各物質(zhì)的濃度在不同條件下的變化狀況如下圖（第10min到14min的COCl₂濃度變化曲線未示出）：
（1）計算反應(yīng)在第8min時的平衡常數(shù)K=0.234mol/L（保留三位小數(shù)）；
（2）比較第2min反應(yīng)溫度T（2）與第8min反應(yīng)溫度T（8）的高低：T（2）＜ T（8）（填“＜”、“＞”或“=”）；
（3）若反應(yīng)在體積為20L的密閉容器中進行，則4min～10min外界向反應(yīng)體系提供的能量至少為32.4kJ．
（4）若12min時反應(yīng)于溫度T（8）下重新達到平衡，則此時c（COCl₂）=0.031mol/L（保留三位小數(shù)）
（5）比較反應(yīng)物COCl₂在5-6min和15-16min時平均反應(yīng)速率的大�。簐（5-6）＞ v（15-16）（填“＜”、“＞”或“=”），原因是在相同溫度時，該反應(yīng)的反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越大．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，8min時COCl₂的平衡濃度為0.04mol/L，Cl₂的平衡濃度為0.11mol/L，CO的平衡濃度為0.085mol/L，代入平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（CO）×c（C{l}_{2}）}{c（COC{l}_{2}）}$計算；
（2）第8min時反應(yīng)物的濃度比第2min時減小，生成物濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，4min瞬間濃度不變，不可能為改變壓強、濃度，應(yīng)是改變溫度，結(jié)合溫度對平衡影響判斷；
（3）4min～10min內(nèi)COCl₂的濃度減少量為（0.055-0.04）mol/L=0.015mol/L，再計算轉(zhuǎn)化COCl₂的物質(zhì)的量，結(jié)合熱化學(xué)方程式計算吸收的熱量；
（4）由圖可知，10min瞬間Cl₂濃度不變，CO的濃度降低，故改變條件為移走CO，降低CO的濃度，平衡常數(shù)不變，與8min到達平衡時的平衡常數(shù)相同，由圖可知，12min時到達平衡時Cl₂的平衡濃度為0.12mol/L，CO的平衡濃度為0.06mol/L，根據(jù)平衡常數(shù)計算c（COCl₂）；
（5）10min瞬間，CO的濃度減小，二氧化碳濃度不變，而后平衡正向移動，不能是改變溫度，應(yīng)是移走CO，14min到達平衡．在5～6 min和15～16 min時反應(yīng)溫度相同，在相同溫度時，該反應(yīng)的反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越大，但15～16 min時各組分的濃度都小，因此反應(yīng)速率小．

解答 解：（1）由圖可知，8min時COCl₂的平衡濃度為0.04mol/L，Cl₂的平衡濃度為0.11mol/L，CO的平衡濃度為0.085mol/L，K=$\frac{c（CO）×c（C{l}_{2}）}{c（COC{l}_{2}）}$=$\frac{0.085×0.11}{0.04}$=0.234mol/L，故答案為：0.234mol/L；
（2）由第2min反應(yīng)溫度變?yōu)榈?min反應(yīng)溫度時，生成物濃度增大、反應(yīng)物濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，所以T（2）＜T（8），故答案為：＜；
（3）4min～10min內(nèi)COCl₂的濃度減少量為（0.055-0.04）mol/L=0.015mol/L，轉(zhuǎn)化COCl₂的物質(zhì)的量為0.015mol/L×20L=0.3mol，吸收的熱量為0.3mol×108kJ•mol^-1=32.4kJ，即外界至少需要提供23.4kJ能力，故答案為：32.4kJ；
（4）由圖可知，10min瞬間Cl₂濃度增大，CO的濃度降低，故改變條件為移走CO，降低CO的濃度，平衡常數(shù)不變，與8min到達平衡時的平衡常數(shù)相同，由圖可知，12min時到達平衡時Cl₂的平衡濃度為0.12mol/L，CO的平衡濃度為0.06mol/L，故：$\frac{0.06×0.12}{c（COC{l}_{2}）}$=0.234mol/L，解得c（COCl₂）=0.031mol/L，
故答案為：0.031；
（5）10min瞬間，CO的濃度減小，二氧化碳濃度不變，而后平衡正向移動，不能是改變溫度，應(yīng)是移走CO，14min到達平衡，在5～6 min和15～16 min時反應(yīng)溫度相同，在相同溫度時，該反應(yīng)的反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越大，但15～16 min時各組分的濃度都小，因此反應(yīng)速率小，即v（5～6）＞v（15～16），
故答案為：＞；在相同溫度時，該反應(yīng)的反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越大．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算、化學(xué)平衡移動、平衡常數(shù)、濃度隨時間變化曲線等，理解圖象中曲線變化趨勢及曲線變化可能改變的條件是解本題關(guān)鍵，是對學(xué)生綜合能力的考查，題目難度中等．