Question

4．向恒容密闭容器中充入2.0mol A和3.0mol B，发生反应xA（g）+2B（g）?yC（g）．恒温下反应10min后突然改变某一条件，12min时达到化学平衡状态I；18min时升高温度，22min时达到化学平衡状态II．容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示，请根据题给信息回答下列问题：

（1）从反应开始到10min时，该反应的平均速率v（A）=0.04mol/（L•min）；平衡状态I时，反应物A的转化率a（A）=60%．x：y=1：2．
（2）容器内的压强：平衡状态I与起始状态相比较是无法判断（选填“增大”、“减小”、“相等”或“无法判断”），逆反应为放热反应（选填“放热”或“吸热”）．
（3）推测第10min时改变的反应条件可能是③④⑤（选填编号）．
①减压  ②降温  ③升温  ④加催化剂  ⑤增加B的量  ⑥充入氦气
（4）已知平衡状态I时B的物质的量为0.6mol，平衡状态I的平衡常数为K₁，则K_l=_40．

Answer 1

分析 （1）A是反应物，10 min内其浓度减小量为（1.0-0.6）mol•L^-1，则平均反应速率=$\frac{△c}{△t}$计算得到，10 min时C的浓度增加0.40 mol•L^-1，平衡状Ⅰ时A浓度减少1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，C浓度增大为1.2mol/L，A的起始浓度=1mol/L，容器体积为2L，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，则C与A的浓度变化之比是2：1，即x：y=1：2；
（2）恒温下反应10min后突然改变某一条件C增大，A减小的速率增大，x：y=1：2，可以是1，2；2，4，得到反应前后的气体物质的量变化不同，可能增加、减小或不变，18min时升高温度，C物质的量浓度减小，A浓度增大，说明平衡逆向进行；
（3）根据图象知10 min时反应速率加快，恒温下反应10min后突然改变某一条件C增大，A减小的速率增大，依据影响反应速率和反应正向进行的反应方向分析判断选项；
（4）若已知平衡状态Ⅰ时B的物质的量为0.6mol，则可以依据消耗的反应物和增大的生成物物质的量之比计算得到计量数之比，写出化学方程式，依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，平衡常数K₁=$\frac{生成物平衡常数幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$．

解答 解：（1）A是反应物，10 min内其浓度减小量为（1.0-0.6）mol•L^-1=0.4mol/L，v（A）=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol/（L•min），图象分析可知反应的物质的量之比等于化学计量数之比得知，平衡状Ⅰ时A浓度减少1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，C浓度增大为1.2mol/L，A的起始浓度=1mol/L，容器体积为1L，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.6mol/L}{1mol/L}$×100%=60%，消耗量之比等于化学方程式计量数之比，则C与A的浓度变化之比是2：1，即x：y=1：2
故答案为：0.04mol/（L•min）；60%；1：2；
（2）恒温下反应10min后突然改变某一条件C增大，A减小的速率增大，x：y=1：2，可以是1，2，化学方程式为A（g）+2B（g）?2C（g），反应前后气体物质的量减小，若为2，4，化学方程式为：2A（g）+2B（g）?4C（g），反应前后气体物质的量不变，若为3，6，则得到化学方程式为：3A（g）+2B（g）?6C（g），反应前后气体物质的量增大，得到反应前后的气体物质的量变化不同，可能增加、减小或不变，平衡状态Ⅰ与起始状态的压强相比较，是不能确定的，无法确定，18min时升高温度，图象分析可知，C物质的量浓度减小，A浓度增大，说明平衡逆向进行，正反应为放热反应，
故答案为：无法判断；放热；
（3）l0min后化学反应速率加快了直到到达化学平衡状态，A浓度减小，C浓度增大达到平衡状态Ⅰ，上述分析可知反应为放热反应，
①减压反应速率减小，与图象变化不一致，故①错误；
②降温反应速率减小，不符合图象变化，故②错误；
③升温反应速率增大，反应未达到平衡状态，所以反应仍正向进行最后达到平衡状态Ⅰ，故③正确；
④加催化剂，可以加快反应速率，故④正确；
⑤增加B的量是增大反应物浓度，反应速率增大，故⑤正确；
⑥恒温恒容容器中充入氦气，总压增大，分压不变，速率不变，故⑥错误；
所以反应条件的为③④⑤．
故答案为：③④⑤；
（4）向恒容密闭容器中充入2.0molA和3.0molB，发生反应xA（g）+2B（g）?yC（g）．A的起始浓度=1mol/L，容器体积为2L，若已知平衡状态Ⅰ时B的物质的量为0.6mol，消耗B物质的量为3.0mol-0.6mol=2.4mol，A消耗物质的量=2.0mol-0.4mol/L×2L=1.2mol，C生成物质的量=2L×1.2mol/L=2.4mol，化学方程式计量数之比=1.2：2.4：2.4=1：2：2，化学方程式为：A（g）+2B（g）?2C，
平衡浓度分别为：c（A）=0.4mol/L，c（B）=$\frac{0.6mol/L}{2L}$=0.3mol/L，c（C）=1.2mol/L
平衡状态I的平衡常数为：K₁=$\frac{1．{2}^{2}}{0.4×0．{3}^{2}}$=40，
故答案为：40．

点评 本题考查化学平衡的计算，题目难度中等，涉及反应速率、平衡常数计算、平衡移动等知识，明确化学平衡及其影响为解答关键，注意掌握化学平衡常数、转化率、化学反应速率的概念及表达式，试题培养了学生的化学计算能力．