Question

12．（ I ）向一体积不变的密闭容器中充入2mol A，0.6mol C和一定量的B三种气体，一定条件下发生反应2A（g）+B（g）═3C（g），各物质的浓度随时间变化的关系如图 1所示，其中t₀～t₁阶段c（B）未画出．图2为反应体系中反应速率随时间变化的情况且t₂，t₃，t₄各改变一种不同的条件．

（1）若t₁=15min，则t₀～t₁阶段以C的浓度变化表示的反应速率v（C）=0.02mol/（L•min）．
（2）t₃时改变的条件为减小压强或取出部分平衡混合气体，B的起始物质的量为1mol，
（3）t₄～t₅阶段，若A的物质的量减少了0.01mol，而此阶段中反应体系吸收能量为a kJ，写出此条件下该反应的热化学方程式：2A（g）+B（g）?3C（g）△H=+200aKJ/mol．
（II）在容积可变的密闭容器中发生反应：mA（g）+nB（g）?pC（g），在一定温度和不同压强下达到平衡时，分别得到A的物质的量浓度如下表

压强p/Pa	2×105	5×105	1×106
c（A）/mol•L-1	0.08	0.20	0.44

（1）当压强从2×10⁵ Pa增加到5×10⁵ Pa时，平衡不移动（填：向左，向右，不）
（2）维持压强为2×10⁵ Pa，当反应达到平衡状态时，体系中共有amol气体，再向体系中加入bmolB，当重新达到平衡时，体系中气体总物质的量是a+bmol．
（3）当压强为1×10⁶ Pa时，此反应的平衡常数表达式：$\frac{[C]{\;}^{p}}{[A]^{m}}$．

Answer 1

分析 （ I ）（1）t₀～t₁阶段以c的浓度变化表示的反应速率V（C）=$\frac{△C}{△t}$计算C物质反应速率；
（2）该反应的反应前后气体体积不变，t₃时改变条件反应速率降低，平衡不移动，改变条件是减小压强或取出部分混合气体；同一可逆反应同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比，据此计算B的平均反应速率，根据n=v△TV计算参加反应的B的物质的量；
（3）t₄～t₅阶段，若A的物质的量减少了0.01mol，而此阶段中反应体系吸收能量为a kJ，则参加反应的A的物质的量为2mol时吸收热量为200kJ，据此书写热化学反应方程式；
（Ⅱ）（1）根据压强变化与浓度变化关系分析；
（2）反应前后气体的物质的量不变；
（3）根据表中数据分析可知1×10⁶ Pa时物质B不在是气体，根据平衡常数的含义和方程式书写．

解答 解：（ I ）（1）t₀～t₁阶段以c的浓度变化表示的反应速率v（C）=$\frac{△C}{△t}$=$\frac{0.6-0.3}{15}$mol/（L．min）=0.02mol/（L．min），
故答案为：0.02 mol/（L•min）；
（2）该反应的反应前后气体体积不变，t₃时改变条件反应速率降低，平衡不移动，改变条件是减小压强，也可以取出部分平衡混合气体，其平衡不移动，且反应速率降低；同一可逆反应同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比，则B的反应速率=$\frac{1}{3}$v（C）=$\frac{1}{3}$×0.02mol/（L．min），反应开始时A的物质的量为2mol，其浓度为1.0mol/L，则容器体积为2L，
参加反应的B的物质的量n=v△TV=$\frac{1}{3}$v（C）=$\frac{1}{3}$×0.02mol/（L．min）×15min×2L=0.2mol，平衡时B的物质的量=0.4mol/L×2L=0.8mol，则B的物质的量=0.2mol+0.8mol=1mol，
故答案为：减小压强或取出部分平衡混合气体；1mol；
（3）t₄～t₅阶段，若A的物质的量减少了0.01mol，而此阶段中反应体系吸收能量为a kJ，则参加反应的A的物质的量为2mol时吸收热量为200kJ，其热化学反应方程式为2A（g）+B（g）?3C（g）△H=+200a KJ/mol，
故答案为：2A（g）+B（g）?3C（g）△H=+200a KJ/mol；
（Ⅱ）（1）由表格数据可知当压强从2×10⁵Pa增大为5×10⁵Pa时，压强增大2.5倍，体积变为 $\frac{1}{2.5}$倍，浓度由0.08增大为0.20mol•L^-1，也增大2.5倍，所以增大压强平衡不移动，
故答案为：不；
（2）由（1）可知，增大压强平衡不移动，所以反应前后气体的物质的量不变，所以当反应达到平衡状态时，体系中共有amol气体，再向体系中加入bmolB，当重新达到平衡时，体系中气体总物质的量是a+b，
故答案为：a+b；
（3）由表格数据可知当压强从5×10⁵Pa增大为1×10⁶Pa时，压强增大2倍，体积变为 $\frac{1}{2}$倍，浓度应该由0.20增大为0.40mol•L^-1，但是实际上A的浓度为0.44，说明平衡逆移，则反应前气体的物质的量小于反应后气体的物质的量，则反应物B不在是气态，所以此反应的平衡常数表达式为K=$\frac{[C]{\;}^{p}}{[A]^{m}}$，
故答案为：$\frac{[C]{\;}^{p}}{[A]^{m}}$．

点评 本题考查化学平衡的计算，会根据图象中反应速率随时间变化确定改变的条件，知道化学反应速率的影响因素，知道容器体积的计算方法，为易错点．