【題目】化合物AX3和單質(zhì)X2在一定條件下反應可生成化合物AX5;卮鹣铝袉栴}:反應AX3(g)X2(g)AX5(g)在容積為10 L的密閉容器中進行。起始時AX3X2均為0.2 mol。反應在不同條件下進行,反應體系總壓強隨時間的變化如圖所示。

1)列式計算實驗a從反應開始至達到平衡時的反應速率 v(AX5)________________。

2)圖中3組實驗從反應開始至達到平衡時的反應速率v(AX5)由大到小的次序為_______________(填實驗序號);與實驗a相比,其他兩組改變的實驗條件是:b_________________、c____________________________________

3)用p0表示開始時總壓強,p表示平衡時總壓強,α表示AX3的平衡轉化率,則α的表達式為_________________;實驗ac的平衡轉化率:αa___________、αc_______________

【答案】 bca 加入催化劑 溫度升高 α2(1) 50% 40%

【解析】

1)根據(jù)v=c÷t概念公式計算出反應速率;

2)根據(jù)到達平衡用時的多少可以比較出反應速率的大;根據(jù)圖象中的曲線的變化趨勢判斷出改變的實驗條件及判斷依據(jù);

3)對于氣體來講,壓強之比就等于物質(zhì)的量之比,根據(jù)化學平衡三段式,進而求得轉化率的表達式及具體的值。

(1)設反應生成xmol AX5,由題意建立如下三段式:

AX3(g)X2(g)AX5(g)

初始(mol) 0.20 0.20 0

變化(mol) x x x

平衡(mol) 0.20x 0.20x x

(0.20x)+(0.20x)+x=0.30

由圖可知,實驗a反應起始總壓強為160KPa,平衡時總壓強為120KPa,由壓強之比等于物質(zhì)的量之比可得==,解得x=0.10,則a從反應開始至達到平衡時的反應速率v(AX3)==1.7×104mol/(L·min),故答案為:1.7×104mol/(L·min);

(2)由題給圖像abc達平衡用時的多少可以比較出反應速率由大到小的次序為:bca;與該反應是一個氣體體積減小的放熱反應,實驗a相比,b實驗到達平衡的時間變小,但平衡沒有發(fā)生移動,則改變的條件為使用催化劑;c實驗到達平衡時總壓強變大,由反應容器的容積和起始物質(zhì)的量未改變,但起始總壓強增大,說明平衡逆向移動,則改變的條件為升高溫度,故答案為:bca;加入催化劑,反應速率加快,但平衡點沒有改變;溫度升高,反應速率加快,但平衡點向逆反應方向移動(或反應容器的容積和起始物質(zhì)的量未改變,但起始總壓強增大;

3)若用p0表示開始時總壓強,p表示平衡時總壓強,α表示AX3的平衡轉化率,由題意建立如下三段式:

AX3(g)X2(g)AX5(g)

初始(mol) 0.20 0.20 0

變化(mol) 0.20α 0.20α 0.20α

平衡(mol) 0.200.20α 0.200.20α 0.20α

由壓強之比等于物質(zhì)的量之比可得=,解得α2(1);由圖可知,實驗a反應起始總壓強為160KPa,平衡時總壓強為120KPa,則α2×(1)=0.5;由圖可知,實驗c反應起始總壓強為175KPa,平衡時總壓強為140KPa,則α2×(1)=0.4,故答案為:α2(1);50%40%。

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