Question

3．已知A（g）+B（g）?C（g）+D（g）反应的平衡常数和温度的关系如下：

温度/℃	700	800	830	1000	1200
平衡常数	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

请回答下列问题：
（1）该反应平衡常数表达式为K=$\frac{c（C）•c（D）}{c（A）•c（B）}$；△H＜0（选填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）830℃时，向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，若测得反应初始至6S内A的平均反应速率v（A）=0.002mol•L^-1•S^-1，则6S时c（A）=0.028 mol•L^-1；C的物质的量为0.06mol．
（3）在与（2）相同的温度、容器及A、B配比下反应经一段时间后达到平衡，此时A的转化率为80%；保持温度、容器不变，再向密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，此时A的转化率为80%；如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气，则平衡时A的转化率不变（选填“增大”、“减小”、“不变”）．
（4）判断该反应是否达到平衡的依据为ce（填正确选项的字母）．
a．压强不随时间改变
b．气体的密度不随时间改变
c．c（A）不随时间改变
d．单位时间里生成C和D的物质的量相等
e．单位时间内生成amolA的同时，消耗amolB
（5）1200℃时反应C（g）+D（g）?A（g）+B（g）的平衡常数的值为2.5．

Answer 1

分析 （1）平衡常数是平衡时生成物浓度幂之积比上反应物浓度幂之积；温度越高平衡常数越小，所以正反应是放热反应；
（2）根据△c=v△t计算△c（A），A的起始浓度-△c（A）=6s时c（A）；
根据△n=△cV计算△n（A），再根据方程式计算C的物质的量；
（3）设平衡时A的浓度变化量为x，利用三段式表示平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数列方程计算x的值，再根据转化率定义计算；保持温度、容器不变，再向密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，相当于给原平衡体系加压，所以此时A的转化率不变；体积不变，充入1mol氩气，反应混合物各组分的浓度不变，变化不移动，A的转化率不变；
（4）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（5）同一反应在相同温度下，正、逆反应方向的平衡常数互为倒数．

解答 解：（1）已知A（g）+B（g）?C（g）+D（g）反应，平衡常数K=$\frac{c（C）•c（D）}{c（A）•c（B）}$；由表可知温度越高平衡常数越小，所以△H＜0，故答案为：K=$\frac{c（C）•c（D）}{c（A）•c（B）}$；＜；
（2）反应初始6s内A的平均反应速率v（A）=0.002mol•L^-1•s^-1，则6s内△c（A）=0.002mol•L^-1•s^-1×6s=0.012mol/L，A的起始浓度为$\frac{0.2mol}{5L}$=0.04mol/L，故6s时时c（A）=0.04mol/L-0.012mol/L=0.028mol/L，
故6s内△n（A）=0.012mol/L×5L=0.06mol，由方程式可知n（C）=△n（A）=0.06mol，故答案为：0.028；0.06；
（3）设平衡时A的浓度变化量为x，则：
                         A（g）+B（g）?C（g）+D（g）
开始（mol/L）：0.04      0.16         0           0
变化（mol/L）：x            x            x           x
平衡（mol/L）：0.04-x  0.16-x       x           x
故$\frac{{x}^{2}}{（0.04-x）（0.16-x）}$=1，解得x=0.032
所以平衡时A的转化率为$\frac{0.032mol/L}{0.04mol/L}$×100%=80%，
保持温度、容器不变，再向密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，相当于给原平衡体系加压，所以此时A的转化率不变，仍为80%，
体积不变，充入1mol氩气，反应混合物各组分的浓度不变，变化不移动，A的转化率不变为80%，
故答案为：80%；80%；不变；
（4）a．该反应前后气体的物质的量不变，压强始终不变，故压强不随时间改变，不能说明到达平衡，故a错误，
b．混合气体的总质量不变，容器的容积不变，故混合气体的密度始终不变，故气体的密度不随时间改变，不能说明到达平衡，故b错误，
c．可逆反应到达平衡时，各组分的浓度不发生变化，故c（A）不随时间改变，说明到达平衡，故c正确，
d．单位时间里生成C和D的物质的量相等，都表示正反应速率，反应始终按1：1生成C、D的物质的量，不能说明到达平衡，故d错误，
e．单位时间内生成amolA等效于生成amolB的同时消耗amolB，达平衡状态，故e正确；
故答案为：ce；
（5）同一反应在相同温度下，正、逆反应方向的平衡常数互为倒数，故1200℃时反应C（g）+D（g）?A（g）+B（g）的平衡常数的值为$\frac{1}{0.4}$=2.5，
故答案为：2.5．

点评 本题考查化学平衡计算、平衡常数计算、化学反应速率、平衡状态判断，难度中等，注意化学平衡状态判断，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态．