Question

2．900℃时，向2.0L恒容密闭容器中充入0.40mol乙苯，发生反应：
（g）?（g）+H₂（g）△H=a kJ•mol^-1．经一段时间后达到平衡．反应过程中测定的部分数据见下表：下列说法正确的是（　　）

时间/min	0	10	20	30	40
n（乙苯）/mol	0.40	0.30	0.24	n2	n3
n（苯乙烯）/mol	0.00	0.10	n1	0.20	0.20

• A． 反应在前20 min的平均速率为v（H₂）=0.004mol•L^-1•min^-1
• B． 保持其他条件不变，升高温度，平衡时，c（乙苯）=0.08mol•L^-1，则a＜0
• C． 保持其他条件不变，向容器中充入不参与反应的水蒸气作为稀释剂，则乙苯的转化率为50.0%
• D． 相同温度下，起始时向容器中充入0.10mol乙苯、0.10mol苯乙烯和0.30molH₂，达到平衡前v（正）＞v（逆）

Answer 1

分析 A．由表中数据可知，20min内乙苯的物质的量变化量为0.4mol-0.24mol=0.16mol，根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算v（乙苯），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（H₂）；
B．由表中数据可知，30min时处于平衡状态，平衡时苯乙烯的物质的量为0.2mol，平衡时苯乙烯苯的浓度为$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L，则平衡时乙苯的浓度为$\frac{0.4mol}{2L}$-0.1mol/L=0.1mol/L，升高温度乙苯的浓度减小，说明升高温度，平衡向正反应方向移动；
C．保持其他条件不变，向容器中充入不参与反应的水蒸气作为稀释剂，反应混合物的浓度不变，平衡不移动，乙苯的转化率不变，结合B计算数据可以计算乙苯的转化率；
D．计算平衡时各组分的平衡浓度，代入K=$\frac{c（苯乙烯）×c（{H}_{2}）}{c（乙苯）}$计算平衡常数，再计算此时的浓度商Qc，与平衡常数比较，判断反应进行方向，进而判断达到平衡前v（正）、v（逆）的相对大小．

解答 解：A．由表中数据可知，20min内乙苯的物质的量变化量为0.4mol-0.24mol=0.16mol，故v（乙苯）=$\frac{\frac{0.16mol}{2L}}{20min}$=0.004mol•L^-1•min^-1，速率之比等于化学计量数之比，则v（H₂）=v（乙苯）=0.004mol•L^-1•min^-1，故A正确；
B．由表中数据可知，30min时处于平衡状态，平衡时苯乙烯的物质的量为0.2mol，平衡时苯乙烯苯的浓度为$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L，由方程式可知乙苯的浓度变化量为0.1mol/L，则平衡时乙苯的浓度为$\frac{0.4mol}{2L}$-0.1mol/L=0.1mol/L，升高温度乙苯的浓度变为0.08mol•L^-1，说明平衡向正反应移动，正反应为吸热反应，故a＞0，故B错误；
C．由B中计算可知，平衡时乙苯的转化率为$\frac{0.1mol/L×2L}{0.4mol}$×100%=50%．保持其他条件不变，向容器中充入不参与反应的水蒸气作为稀释剂，反应混合物的浓度不变，平衡不移动，故乙苯的转化率不变为50%，故C正确；
D．平衡时苯乙烯苯的浓度为$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L，由方程式可知氢气、乙苯的浓度变化量均为0.1mol/L，即平衡时氢气浓度为0.1mol/L，平衡时乙苯的浓度为$\frac{0.4mol}{2L}$-0.1mol/L=0.1mol/L，故平衡常数K=$\frac{c（苯乙烯）×c（{H}_{2}）}{c（乙苯）}$=$\frac{0.1×0.1}{0.1}$=0.1，相同温度下，起始时向容器中充入0.10mol乙苯、0.10mol苯乙烯和0.30molH₂，此时浓度商Qc=$\frac{\frac{0.1}{2}×\frac{0.3}{2}}{\frac{0.1}{2}}$=0.15，大于平衡常数0.1，反应向逆反应进行，故达到平衡前v_正＜v_逆，故D错误，
故选：AC．

点评 本题考查化学反应速率计算、化学平衡有关计算、化学平衡常数计算与应用，难度中等，注意D选项中利用平衡常数判断反应进行方向．