Question

6．在10L恒容密闭容器中充入X（g）和Y（g），发生反应X（g）+Y（g）?M（g）+N（g）所得实验数据如表：

实验编号	温度/℃	起始时物质的量/mol		平衡时物质的量/mol
		n（X）	n（Y）	n（M）
①	700	0.40	0.10	0.090
②	800	0.10	0.40	0.080
③	800	0.20	0.30	a
④	900	0.10	0.15	b

回答下列问题：
（1）实验①中，若5min时测得，n（M）=0.050mo1，则0至5min时间内，用N表示的平均反应速率为1.0×10^-3mol/（L•min）．
（2）实验③平衡常数为1.0，该正反应为放热反应（填“吸热”或“放热”）
（3）能说明上述反应一定达到平衡的条件是C．
A．c（Y）=c（N）           B．平均分子量不再变化
C．v_正（X）=v_逆（M）        D．温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
（4）实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%多余．
（5）实验③、④中，达到平衡时，a与b的关系为A（填选项），请解释原因若温度不变，则b=$\frac{1}{2}$a，该反应为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，故b＜$\frac{1}{2}$a，即a＞2b．
A．a＞2b       B．a=2b      C．b＜a＜2b         D．a＜b
（6）如图是实验①中c（M）随时间变化的曲线图，请在图中画出实验②中c（M）随时间变化的曲线图．

Answer 1

分析 （1）根据平均反应速率V=$\frac{△c}{△t}$计算v（M），在利用速率之比等于化学计量数之比计算v（N）；
（2）实验平衡常数仅与温度有关，则③与②的平衡常数相等，所以根据②的数据列三段式计算平衡常数；根据表格数据700℃时，化学平衡时M为0.090mol，升高温度至800℃平衡时M为0.080mol，所以升温平衡逆反应方向移动，据此判断；
（3）A．c（Y）=c（N）不能说明正逆反应速率相等；
B．因为反应前后质量和物质的量都不变，所以平均分子量一直不变化；
C．v_正（X）=v_逆（M）说明正逆反应速率相等；
D．因为反应前后质量和体积都不变，所以温度和压强一定时，混合气体的密度一直不变化；
（4）温度不变平衡常数不变，根据平衡常数可求出转化量，进而求出转化率；
（5）根据（1）得出正反应为放热反应，若④的温度为800℃，恒容体系中，气体体积不变的反应，④与③为等效平衡，b=$\frac{1}{2}$a，但④的实际温度为900℃，相比较800℃，平衡逆向移动，b＜$\frac{1}{2}$a，即a＞2b；
（6）如图是实验①中c（M）随时间变化的曲线图，②中温度比①高，所以所以速率快，达平衡时间小于t₁，又平衡时c（M）=0.008，比①平衡时低，据此画图．

解答 解：（1）根据反应速率之比等于系数之比，所以v（N）=v（M）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.05mol}{10L×5min}$=1.0×10^-3mol/（L•min），故答案为：1.0×10^-3mol/（L•min）；
（2）X（g）+Y（g）?M（g）+N（g）
起始浓度（mol/L） 0.01 0.04 0 0
转化浓度（mol/L） 0.008 0.008 0.008 0.008
平衡浓度（mol/L） 0.002 0.032 0.008 0.008
实验②中，该反应的平衡常数K=$\frac{c（M）c（N）}{c（X）c（Y）}$=$\frac{0.008×0.008}{0.002×0.032}$=1.0；
根据表格数据700℃时，化学平衡时M为0.090mol，升高温度至800℃平衡时M为0.080mol，所以升温平衡逆反应方向移动，则正反应为放热反应，故答案为：1.0；放热；
（3）A．c（Y）=c（N）不能说明正逆反应速率相等，则不能判断平衡，故错误；
B．因为反应前后质量和物质的量都不变，所以平均分子量一直不变化，则不能判断平衡，故错误；
C．v_正（X）=v_逆（M）说明正逆反应速率相等，则能说明达到平衡，故正确；
D．因为反应前后质量和体积都不变，所以温度和压强一定时，混合气体的密度一直不变化，则不能判断平衡，故错误；
故选：C；
（4）X（g）+Y（g）?M（g）+N（g）
起始浓度（mol/L） 0.02 0.03  0   0
转化浓度（mol/L） $\frac{a}{10}$  $\frac{a}{10}$  $\frac{a}{10}$  $\frac{a}{10}$
平衡浓度（mol/L） 0.02-$\frac{a}{10}$  0.03-$\frac{a}{10}$ $\frac{a}{10}$ $\frac{a}{10}$
该反应的平衡常数K=$\frac{c（M）c（N）}{c（X）c（Y）}$=$\frac{\frac{a}{10}×\frac{a}{10}}{（0.02-\frac{a}{10}）（0.03-\frac{a}{10}）}$=1.0，解得a=0.12，实验③中，X的转化率=$\frac{0.12}{0.2}$×100%=60%，故答案为：60%；
（5）根据（1）得出正反应为放热反应，若④的温度为800℃，恒容体系中，气体体积不变的反应，④与③为等效平衡，b=$\frac{1}{2}$a，但④的实际温度为900℃，相比较800℃，平衡逆向移动，b＜$\frac{1}{2}$a，即a＞2b，故答案为：A；若温度不变，则b=$\frac{1}{2}$a，该反应为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，故b＜$\frac{1}{2}$a，即a＞2b；
（6）如图是实验①中c（M）随时间变化的曲线图，②中温度比①高，所以所以速率快，达平衡时间小于t₁，又平衡时c（M）=0.008，比①平衡时低，故答案为：

点评 本题考查化学反应速率、化学平衡常数、化学平衡的影响因素等，难度中等．