Question

11．某化学反应2A（g）?B（g）+D（g）在密闭容器中分别在下列四种不同条件下进行，B、D起始浓度为0，反应物A的浓度（mol•L^-1）随反应时间（min）的变化情况如下表：

时间 实验序号		0	10	20	30	40	50	60
1	800℃	1.0	0.80	0.67	0.57	0.50	0.50	0.50
2	800℃	c2	0.60	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50
3	800℃	c3	0.92	0.75	0.63	0.60	0.60	0.60
4	T	1.0	0.40	0.25	0.20	0.20	0.20	0.20

根据上述数据，完成下列填空：
（1）实验1中，在10～20min时间内，以A的速率表示的平均反应速率为0.02mol/（L•min）．
（2）实验2中，A的初始浓度c₂=1mol•L^-1，反应经20min就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是使用催化剂．
（3）测得实验2和实验3各组分百分含量相等．设实验3的化学反应速率为v₃，实验1的化学反应速率为v₁，则v₃＞v₁（填“＞”“=”或“＜”），且c₃=1.2mol•L^-1．
（4）实验4和实验1仅起始温度不同．比较实验4和实验1，可推测该反应的正反应是吸热反应（填“吸热”或“放热”），理由是实验4到达平衡时间较短，实验4温度较高，平衡时实验4反应物A的浓度小，平衡正向移动．
（5）实验4中，假定在50min将容器的容积缩小为原来的一半，请在如图中用曲线表示体系中各物质的浓度随时间变化的趋势（曲线上必须标出A、B、D）．

Answer 1

分析 （1）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算10～20min时间内A表示的平均反应速率；
（2）温度相同，达平衡后A的物质的量浓度相同，且B、D起始浓度为0，所以两组实验中A的起始浓度相同为1.0mol•L^-1 ；
温度相同，达平衡后A的物质的量浓度相同，但达平衡时实验2的时间较短，所以只能是加入催化剂；
（3）实验1、3比较，温度相同，10min-20min时，实验3的浓度减少量都大于实验1的，所以实验3的反应速率大于实验1；
实验1、3 温度相同，平衡常数相同，计算实验1中平衡时各组分浓度，根据K=$\frac{c（B）×c（D）}{{c}^{2}（A）}$计算平衡常数，用c₃表示出平衡时各组分浓度，再利用平衡常数列方程计算；
（4）实验4到达平衡时间较短，实验4温度较高，平衡时实验4反应物A的浓度小，平衡正向移动；
（5）实验4中，假定在50min将容器的容积缩小为原来的一半，瞬间各组分的浓度浓度增大一倍，即A的浓度变为0.4mol/L，B、D的浓度均为0.8mol/L，由于反应前后气体的物质的量不变，平衡不移动．

解答 解：（1）实验①前10min内A的平均反应速率为v=$\frac{1mol/L-0.8mol/L}{10min}$=0.02mol/（L•min），
故答案为：0.02mol/（L•min）；
（2）实验1、2，温度相同，达平衡后A的物质的量浓度相同，且B、D起始浓度为0，所以两组实验中A的起始浓度相同为1.0mol•L^-1 ；
温度相同，达平衡后A的物质的量浓度相同，但达平衡时2组的时间较短，所以只能是使用催化剂；
故答案为：1.0mol/L；使用催化剂；
（3）实验1、3比较，温度相同，10min-20min时，实验3的浓度减少量都大于实验1的，所以实验3的反应速率大于实验1的，即v₃＞v₁；
实验1在40min时反应达到平衡，
               2A（g）?B（g）+D（g）
起始（mol•L^-1）：1.0    0     0
反应（mol•L^-1）：0.50  0.25 0.25
平衡（mol•L^-1）：0.50  0.25 0.25
该温度下平衡常数K=$\frac{0.25×0.25}{0．{5}^{2}}$=0.25，
实验3的温度与实验1的温度相同，温度不变，平衡常数相同，
               2A（g）?B（g）+D（g）
起始（mol•L^-1）：C₃ 0      0
反应（mol•L^-1）：0.6     0.30  0.30
平衡（mol•L^-1）：c₃-0.60 0.30  0.30
该温度下平衡常数K=$\frac{0.3×0.3}{（{c}_{3}-0.6）^{2}}$=0.25，解得：c₃=1.2，
故答案为：＞；1.2；
（4）实验4到达平衡时间较短，实验4温度较高，平衡时实验4反应物A的浓度小，平衡正向移动，所以正反应是吸热反应；
故答案为：吸；实验4到达平衡时间较短，实验4温度较高，平衡时实验4反应物A的浓度小，平衡正向移动；
（5）实验4中，假定在50min将容器的容积缩小为原来的一半，瞬间各组分的浓度浓度增大一倍，即A的浓度变为0.4mol/L，B、D的浓度均为0.8mol/L，由于反应前后气体的物质的量不变，平衡不移动，图象各物质的浓度随时间变化的趋势为，
故答案为：．

点评 本题考查化学平衡的计算与影响因素、反应速率计算、平衡常数应用等，侧重考查学生对数据的分析处理能力、知识迁移运用能力，题目难度中等．