Question

18．图I中表示在2L的密闭容器中、T₁温度下，某可逆反应各物质浓度与时间关系；图II表示当其它条件不变时，C物质的体积分数（C%）与温度（T）和压强（p）的关系．回答下列问题：
（1）该可逆反应的化学方程式为A?4B+C．
（2）上述反应的压强p₁大于 p₂，反应的焓变△H小于0（填“大于”、“小于”或“等于”）
（3）若温度T₁时，5min后反应达到平衡，则
①平衡时体系总的物质的量为3.2mol．②反应的平衡常数K=$\frac{{c}^{4}（B）•c（C）}{c（A）}$=$\frac{（0.6）^{4}×0.15}{0.85}$≈0.023．（列式计算）
③反应在0～5min区间的平均反应速率v（B）=0.12mol/（L•min）．

Answer 1

分析 （1）根据图Ⅰ计算出A、B、C的物质的量浓度变化，在根据浓度变化与物质的量成正比计算出各自计量数，据此写出该反应的方程式；
（2）相同温度时，压强越大，反应速率越快，优先达到平衡状态；相同压强时，反应速率越快，温度越高，然后根据升高温度，平衡向着吸热反应方向移动判断反应热；
（3）①根据图象可知，达到平衡时A的浓度为0.85mol/L、B、C的浓度都分别为0.6mol/L、0.15mol/L，然后根据n=cV计算出各自的物质的量，再计算出总物质的量即可；
②根据平衡常数的表达式K=$\frac{{c}^{4}（B）•c（C）}{c（A）}$及平衡时各组分浓度进行计算；
③根据反应速率的表达式v=$\frac{△c}{△t}$计算．

解答 解：（1）根据图象Ⅰ可知，达到平衡时A的浓度从1.0mol/L变为0.85mol/L、B、C的浓度都从0分别变为0.6mol/L、0.15mol/L，则A为反应物、BC为生成物，A、B、C的浓度变化之比为：（1.0-0.85）mol/L：（0.6-0）mol/L：（0.15mol/L-0）=1：4：1，所以该反应方程式为：A?4B+C，
故答案为：A?4B+C；
（2）根据图Ⅱ中T₁p₁、T₁p₂曲线可知，T₁p₂时优先达到平衡状态，说明该反应速率大，则压强大小为：p₁大于p₂；
根据曲线T₁p₂、T₂p₂可知，T₂p₂先达到平衡，则T₂温度较高，说明升高温度，C的百分含量越小，则升高温度平衡向着逆向移动，该反应为放热反应，△H小于0，
故答案为：大于；小于；
（3）①根据图Ⅰ可知，达到平衡时A的浓度为0.85mol/L，B、C的浓度都分别为0.6mol/L、0.15mol/L，则总物质的量为：（0.85mol/L+0.6mol/L+0.15mol/L）×2L=3.2mol，
故答案为：3.2mol；
②达到平衡时A的浓度为0.85mol/L，B、C的浓度都分别为0.6mol/L、0.15mol/L，则平衡常数为：K=$\frac{{c}^{4}（B）•c（C）}{c（A）}$=$\frac{（0.6）^{4}×0.15}{0.85}$≈0.023，
故答案为：0.023； 
③反应在0～5min区间B的浓度变化为：△B=0.6mol/L-0=0.6mol/L，B的平均反应速率为：v（B）=$\frac{0.6mol/L}{5min}$=0.12mol/（L•min），
故答案为：0.12mol/（L•min）．

点评 本题考查了物质的量浓度随时间变化的曲线、化学反应速率、化学平衡的计算，题目难度中等，熟练掌握化学平衡及其影响因素为解答根据，注意掌握化学反应速率、化学平衡常数的表达式及计算方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．