Question

向一体积不变的密闭容器中加入2mol A、0.6molC和一定量的B三种气体．一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如附图一所示．附图二为t₂时刻后改变反应条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件．已知t₃-t₄阶段为使用催化剂；图一中t₀-t₁阶段c（B）未画出．

（1）若t₁=15min，则t₀-t₁阶段以C浓度变化表示的反应速率为v（C）=

0.02mol/（L?min）

．
（2）t₄-t₅阶段改变的条件为

减小压强

，B的起始物质的量为

1.0mol

．各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示：

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

K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之间的关系为

K₁=K₂=K₃=K₄＜K₅

求出K₁（写过程）．
（3）t₅-t₆阶段保持容器内温度不变，若A的物质的量共变化了0.01mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为akJ，写出此温度下该反应的热化学方程式

2A（g）+B（g）3C（g）△H=+200akJ/mol

．
（4）在相同条件下，若起始时容器中加入a molA、bmolB和cmolC，要达到t₁时刻同样的平衡，a、b、c要满足的条件为

a+

2

3

c=2.4，b+

1

3

c=1.2

．

Answer 1

分析：（1）根据v=

△c

△t

计算v（C）；
（2）（3）图二是在四种不同情况下影响化学的平衡，而影响平衡的因素有：浓度、温度、压强、催化剂；
t₃～t₄和t₄～t₅这两段平衡是不移动的，则只能是压强和催化剂影响的，因此应该推断该反应为等体积变化的反应，
t₃～t₄的平衡比原平衡的速率要快，而t₄～t₅的速率又变慢，则前者应是加催化剂，因为条件只能用一次，t₄～t₅段为减压；
反应物的浓度降低，生成物的浓度增大，结合图一可知，A为反应物，C为生成物，A的变化为0.2mol/L，C的变化量为0.3mol/L．又由于该反应为等体积变化的反应，所以B为反应物，根据化学反应的速率之比等于化学方程式前的计量系数比，写出该反应的方程式为2A（g）+B（g） 3C（g），起始2molA所对应的浓度为1mol/L，则体积应是2L，
t₅-t₆ 阶段为升高温度，v（正）＞（逆），平衡向正反应方向移动，升高温度平衡向吸热方向移动；
根据平衡常数，平衡移动解答K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之间的关系；
（4）要达到t₁时刻同样的平衡，应为完全等效平衡，则折算后与原平衡相等．

解答：解：（1）15min内，以C浓度变化表示的反应速率为v（C）=

0.6mol/L-0.3mol/L

15min

=0.02 mol/（L?min），
故答案为：0.02 mol/（L?min）；
（2）t₃～t₄和t₄～t₅这两段平衡是不移动的，则只能是压强和催化剂影响的，因此应该推断该反应为等体积变化的反应，
t₃～t₄的平衡比原平衡的速率要快，而t₄～t₅的速率又变慢，则前者应是加催化剂，因为条件只能用一次，t₄～t₅段为减压．
反应物的浓度降低，生成物的浓度增大，结合图一可知，A为反应物，C为生成物，A的变化为0.2mol/L，C的变化量为0.3mol/L．又由于该反应为等体积变化的反应，所以B为反应物，根据化学反应的速率之比等于化学方程式前的计量系数比，
该反应的方程式为2A（g）+B（g） 3C（g），所以，△c（B）=

1

2

△n（A）=

1

2

×0.2mol/L=0.1mol/L，起始2molA所对应的浓度为1mol/L，则体积应是

2mol

1mol/L

=2L，故B的起始物质的量为n（B）=（0.1mol/L+0.4mol/L）×2L=1mol，
t₁-t₂段，处于平衡状态，c（A）_平衡=0.8mol/L，c（B）_平衡=0.4mol/L，c（C）_平衡=0.6mol/L，
K₁=

c3(C)

c2(A)?c(B)

=

0.63

0.82×0.4

=0.84，
t₂-t₃段，为改变浓度，平衡移动，平衡常数不变，K₂=0.84，
t₃-t₄段，使用催化剂，加快反应，平衡常数不变，K₃=0.84，
t₄-t₅段，为降低压强，反应速率降低，平衡不移动，平衡常数不变，K₄=0.84，
t₅-t₆段，为升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，
故 K₁=K₂=K₃=K₄＜K₅，
故答案为：减小压强；1.0mol； K₁=K₂=K₃=K₄＜K₅；  
（3）根据方程式计算，若A的物质的量共变化了0.01mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ，则反应2molA时，交换热量200akJ，而由图象可知，t₅～t₆阶段应为升高温度，正反应速率大于逆反应速率，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，所以热化学方程式为2A（g）+B（g）  3C（g）△H=+200a kJ/mol，
故答案为：2A（g）+B（g）  3C（g）△H=+200a kJ/mol；
（4）反应的方程式为2A（g）+B（g）  3C（g），
根据方程式计算，起始时，将C从理论上转化为A、B，
则A的物质的量为2mol+

2

3

×0.6mol=2.4mol，B的物质的量为1mol+

1

3

×0.6mol=1.2mol，
在相同条件下，若起始时容器中加入a mol A、b mol B和c mol C，要达到t₁时刻同样的平衡，则所加物质的物质的量必须折算后与原平衡相等．
所以有a+

2

3

c=2.4，b+

1

3

c=1.2．
故答案为：a+

2

3

c=2.4，b+

1

3

c=1.2．

点评：本题以图象的形式考查影响化学反应速率以及化学平衡移动的因素，题目难度中等，注意等效平衡问题，为本题的难点，也是易错点．