Question

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t～t₁階段c（B）未畫出．

（1）若t₁=15min，則t～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______．
（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）在相同條件下，若起始時(shí)容器中加入a mol A、b mol B和c mol C，要達(dá)到t₁時(shí)刻同樣的平衡，a、b、c要滿足的條件為______．

Answer 1

【答案】分析：本題以圖象的形式考查影響化學(xué)反應(yīng)速率以及化學(xué)平衡移動(dòng)的因素．
圖二是在四種不同情況下影響化學(xué)的平衡，而影響平衡的因素有：濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑，
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)．
再結(jié)合圖一可知，A的變化為0.2mol/L，C的變化量為0.3mol/L，
由規(guī)律知，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，
可寫出該反應(yīng)的方程式為2A（g）+B（g） 3C（g），
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，后者為減壓，因?yàn)闂l件只能用一次；
B的平衡濃度是0.4mol/L，則起始時(shí)應(yīng)為0.5mol/L．
起始2molA所對(duì)應(yīng)的濃度為1mol/L，則體積應(yīng)是2L．
所以B的起始物質(zhì)的量為0.5mol/L×2L=1mol；
根據(jù)平衡狀態(tài)的標(biāo)志和特征判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)；
（5）考查的是等效平衡．要最終為相同平衡，則必須折算后與原平衡相等．
解答：解：（1）v===0.02 mol/（L?min），故答案為：0.02 mol/（L?min）；
（2）結(jié)合圖一可知，A的變化為0.2mol/L，C的變化量為0.3mol/L，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，
可寫出該反應(yīng)的方程式為2A（g）+B（g） 3C（g），壓強(qiáng)減小，正逆反應(yīng)速率減小，應(yīng)反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和相等，則改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)，所以t₄～t₅階段改變的條件為減小壓強(qiáng)，
B的平衡濃度是0.4mol/L，根據(jù)方程式可知，濃度的改變值與化學(xué)計(jì)量數(shù)呈正比，C改變0.3mol/L，則B改變0.1mol/L，
所以起始時(shí)應(yīng)為0.5mol/L，起始2molA所對(duì)應(yīng)的濃度為1mol/L，則體積應(yīng)是2L，
所以B的起始物質(zhì)的量為0.5mol/L×2L=1mol，
故答案為：減小壓強(qiáng)； 1.0 mol；
（3）①反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，則有3v_正（A）=2v_逆（C），故①錯(cuò)誤；
②因氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，則反應(yīng)無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，密度都不變，不能作為判斷是否達(dá)到平衡的依據(jù)，故②錯(cuò)誤；
③反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，質(zhì)量不變，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，不能作為判斷是否達(dá)到平衡的依據(jù)，故③錯(cuò)誤；
④當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，A、B、C的濃度都不再發(fā)生變化，可作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)，故④正確，
故答案為：④；
（4）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，
故答案為：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，起始時(shí)，將C從理論上轉(zhuǎn)化為A、B，
則A的物質(zhì)的量為2mol+×0.6mol=2.4mol，B的物質(zhì)的量為1mol+×0.6mol=1.2mol，
在相同條件下，若起始時(shí)容器中加入a mol A、b mol B和c mol C，要達(dá)到t₁時(shí)刻同樣的平衡，則所加物質(zhì)的物質(zhì)的量必須折算后與原平衡相等．
所以有a+=2.4，b+=1.2，
故答案為：a+=2.4，b+=1.2．
點(diǎn)評(píng)：本題以圖象的形式考查影響化學(xué)反應(yīng)速率以及化學(xué)平衡移動(dòng)的因素，題目難度中等，注意等效平衡問題，為本題的難點(diǎn)，也是易錯(cuò)點(diǎn)．