题目内容

向一定体积的密闭容器中加入2molA、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图I所示,其中t~t1,c(B)出.图Ⅱ为t2时刻后改变反应条件,化学反应速率随时间变化的情况,四个阶段改变的条件均不相同,每个阶段只改变浓度、温度、压强、催化剂中的一个条件,其中tt3~t4阶段为使用催化剂.
请回答下列问题:
(1)若t1=30min,则t~t1,阶段以C物质的浓度变化表示的反应速率为______;
(2)t4~t5,阶段改变的条件为______,B的起始物质的量浓度为______.各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示:
t1~t2t2~t3t3~t4,t4~t5t5~t6
K1K2K3K4K5
则K1______(保留两位小数),K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为______(用“>”、“<”或“=”连接);
(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______.
【答案】分析:(1)依据图象中 C的浓度变化结合化学反应速率概念计算得到,v=;
(2)图Ⅱ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Ⅰ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,依据平衡三段式列式计算得到B的起始浓度;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;
(3)依据热化学方程式的书写方法和焓变计算得到热化学方程式;
解答:解:(1)30min内,以C浓度变化表示的反应速率为v(C)==0.01mol/L?min;
故答案为:0.01mol/L?min;
(2)图Ⅱ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Ⅰ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;依据化学三段式列式计算得到
                             2A(g)+B(g))?3C(g),
 起始量(mol/L)  1       c        0.3
变化量(mol/L)   0.2     0.1      0.3
平衡量(mol/L)   0.8      0.4      0.6  
c(B)=0.5mol/L;
平衡常数K1===0.84
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,反应时吸热反应;根据平衡常数随温度变化,K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为K1=K2=K3=K4<K5;
(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,所以2molA反应热量变化为200aKJ;反应的热化学方程式为:2A(g)+B(g)?3C(g)△H=+200aKJ/mol;
故答案为:2A(g)+B(g)?3C(g)△H=+200aKJ/mol;
点评:本题考查了化学反应平衡影响因素的分析判断,图象分析理解,热化学方程式的书写,平衡计算的应用,注意平衡常数随温度变化,题目难度中等.
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