Question

在一個容積固定不變的密閉容器中進行反應：2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），已知將2mol A和1mol B充入該容器中，反應在某溫度下達到平衡時，C的物質(zhì)的量為W mol，C在平衡混合氣體中體積分數(shù)為n%．
（1）若把2mol A和1mol B充入該容器時，處于狀態(tài)Ⅰ，達到平衡時處于狀態(tài)Ⅱ（如圖），則該反應的正反應是反應

 

（填：吸熱；放熱）

（2）若降低原平衡體系溫度，當再次達到平衡后，測得兩次平衡條件下混合氣體的平均相對分子質(zhì)量未發(fā)生改變，試解釋形成這種結(jié)果的可能原因是：

 

．
（3）若將原容器改為容積可變的容器，在一定溫度和常壓下，將2mol A和1mol B充入該容器中，建立平衡之后，B的物質(zhì)的量濃度為a mol/L．
Ⅰ、現(xiàn)持續(xù)增大壓強，當：
①當壓強為原來1.5倍時，B的平衡時物質(zhì)的量濃度為m mol/L，測得m＜1.5a；
②當壓強為原來10倍時，B的平衡時物質(zhì)的量濃度為n mol/L，測得n＞10a；
試解釋形成第②種結(jié)果的可能原因：

 

Ⅱ、再將2mol A和1mol B充入該容器中，則反應速率（Y）與時間（X）關系圖象如圖可表示為

 

（4）如下圖為t₂時刻后在原平衡的基礎上改變反應條件，平衡體系中反應速率隨時間變化的情況，且四個階段都各改變一種不同的條件．已知各階段平衡時對應的平衡常數(shù)如下表所示：

t1-t2	t2-t3	t3-t4	t4-t5	t5-t6
K1	K2	K3	K4	K5

則K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之間的關系為

 

（用“＞”、“＜”或“=”連接）
（5）若維持該題條件不變，僅從生成物開始配比，要求達到平衡時，C的物質(zhì)的量仍為Wmol．則D的起始物質(zhì)的量n（D）應滿足的條件是

 

，（用含有W的代數(shù)式表示．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,反應熱和焓變,化學平衡建立的過程,化學平衡常數(shù)的含義

專題：化學平衡專題

分析：（1）若把2mol A和1mol B充入該容器時，處于狀態(tài)Ⅰ，達到平衡時處于狀態(tài)Ⅱ，分析圖象可知，變化過程中隨壓強增大，氣體體積不變，說明D變化為氣體，反應放熱；
（2）若降低原平衡體系溫度，當再次達到平衡后，測得兩次平衡條件下混合氣體的平均相對分子質(zhì)量未發(fā)生改變，依據(jù)平均相對分子質(zhì)量=

m

n

分析，反應生成的D相對分子質(zhì)量等于原平衡狀態(tài)的相對分子質(zhì)量；
（3）Ⅰ、2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），在一定溫度和常壓下，將2mol A和1mol B充入該容器中，建立平衡之后，B的物質(zhì)的量濃度為a mol/L，當壓強為原來1.5倍時，B的平衡時物質(zhì)的量濃度為m mol/L，體積變化應為1.5a，實際測得m＜1.5a，說明平衡正向進行；當壓強為原來10倍時，B的平衡時物質(zhì)的量濃度為n mol/L，體積變化引起的濃度變化濃度應變化為10a，反應是氣體體積減小的反應，增大壓強平衡正向進行，n＜10a，而實際測定結(jié)果測得n＞10a，證明平衡逆向進行，只能是增大壓強，結(jié)合反應前后氣體變化可知，可能A變化為非氣體才符合；
Ⅱ、若將原容器改為容積可變的容器，在一定溫度和常壓下，將2mol A和1mol B充入該容器中，建立平衡之后，B的物質(zhì)的量濃度為a mol/L，再將2mol A和1mol B充入該容器中，為保持恒壓，體積增大，壓強減小，最后達到相同平衡狀態(tài)，所以加入物質(zhì)瞬間，正反應速率增大，體積增大，逆反應速率減小，反應進行過程中，體積縮小，平衡正向進行，正反應速率減小，逆反應速率增大，最后達到平衡狀態(tài)；據(jù)此分析此反應速率（Y）與時間（X）圖象關系；
（4）根據(jù)平衡常數(shù)影響因素是隨溫度變化，平衡移動方向解答K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之間的關系；
（5）采用極限法求出D的物質(zhì)的量，恒溫恒容條件下，達到平衡后濃度不變說明是相同的化學平衡，反應是體積改變的反應，把物質(zhì)都換算成方程式一邊的物質(zhì)，等量等效的原則進行計算判斷

解答： 解：（1）體積不變，壓強增大，說明溫度升高，該反應是個放熱反應，
故答案為：放熱反應；
（2）若降低原平衡體系溫度，當再次達到平衡后，測得兩次平衡條件下混合氣體的平均相對分子質(zhì)量未發(fā)生改變，形成這種結(jié)果的可能原因是D的摩爾質(zhì)量和原平衡狀態(tài)的平均摩爾質(zhì)量相同，即M（D）=原平衡狀態(tài)的相對分子質(zhì)量；
故答案為：M（D）=原平衡狀態(tài)的相對分子質(zhì)量；
（3）I、2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），在一定溫度和常壓下，將2mol A和1mol B充入該容器中，建立平衡之后，B的物質(zhì)的量濃度為a mol/L，當壓強為原來1.5倍時，B的平衡時物質(zhì)的量濃度為m mol/L，體積變化應為1.5a，實際測得m＜1.5a，說明平衡正向進行；當壓強為原來10倍時，B的平衡時物質(zhì)的量濃度為n mol/L，體積變化引起的濃度變化濃度應變化為10a，反應是氣體體積減小的反應，增大壓強平衡正向進行，n＜10a，而實際測定結(jié)果測得n＞10a，證明平衡逆向進行，只能是增大壓強，結(jié)合反應前后氣體變化可知，可能A變化為非氣體才符合；
故答案為：A轉(zhuǎn)化為非氣態(tài)，增大壓強，平衡左移；
Ⅱ、若將原容器改為容積可變的容器，在一定溫度和常壓下，將2mol A和1mol B充入該容器中，建立平衡之后，B的物質(zhì)的量濃度為a mol/L，再將2mol A和1mol B充入該容器中，為保持恒壓，體積增大，壓強減小，最后達到相同平衡狀態(tài)，所以CD錯誤；所加入物質(zhì)瞬間，正反應速率增大，體積增大，逆反應速率減小，隨反應進行氣體體積減小，平衡正向進行，正反應速率減小，逆反應速率增大，最后達到相同平衡狀態(tài)；
故答案為：A；
（4）t₃～t₄和t₄～t₅這兩段平衡是不移動的，則只能是壓強和催化劑影響的，因此應該推斷該反應為等體積變化的反應，
t₃～t₄的平衡比原平衡的速率要快，而t₄～t₅的速率又變慢，則前者應是加催化劑，因為條件只能用一次，t₄～t₅段為減壓，t₅-t₆段，為升高溫度；
t₁-t₂段，處于平衡狀態(tài)，c（A）_平衡=0.8mol/L，c（B）_平衡=0.4mol/L，c（C）_平衡=0.6mol/L，
t₂-t₃段，為改變濃度，平衡移動，平衡常數(shù)不變；
t₃-t₄段，使用催化劑，加快反應，平衡常數(shù)不變；
t₄-t₅段，為降低壓強，反應速率降低，平衡不移動，平衡常數(shù)不變；
t₅-t₆段，為升高溫度，平衡向正反應方向移動，平衡常數(shù)增大；
故 K₁=K₂=K₃=K₄＜K₅，
故答案為：K₁=K₂=K₃=K₄＜K₅；
（5）在一個容積固定不變的密閉容器中進行反應：2A（g）+B（g）?2C（g）+D（s），已知將2mol A和1mol B充入該容器中，反應在某溫度下達到平衡時，C的物質(zhì)的量為W mol，C在平衡混合氣體中體積分數(shù)為n%，若維持該題條件不變，僅從生成物開始配比，要求達到平衡時，C的物質(zhì)的量仍為Wmol．則D的起始物質(zhì)的量n（D）應滿足的條件是：
若維持容器的體積和溫度不變，按不同配比加入起始物質(zhì)，達到平衡時，C的濃度仍是Wmol，可以是2molA，1molB的起始量，逆向進行可以是2molC，最少1molD，固體對平衡無影響；平衡時C的物質(zhì)的量為Wmol；C消耗的物質(zhì)的量為（2-W）mol，需要D物質(zhì)的量為

2-W

2

mol；
反應從逆反應方向開始，則D的起始物質(zhì)的量應滿足的條件是n（D）＞

2-W

2

mol；
故答案為：n（D）≥

2-W

2

．

點評：本題考查了化學平衡影響因素分析，圖象分析判斷方法，平衡移動原理，平衡常數(shù)分析判斷，等效平衡的理解應用，掌握基礎是關鍵，題目難度較大．