Question

4．已知2A₂（g）+B₂（g）?2C₃（g）；△H=-Q₁ kJ/mol（Q₁＞0），在一个有催化剂的容积不变的密闭容器中加入2molA₂和1molB₂，在500℃时充分反应，达平衡后C₃的浓度为w mol•L^-1，放出热量为Q₂ kJ．
（1）达到平衡时，A₂的转化率为$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$．
（2）达到平衡后，若向原容器中通入少量的氩气，A₂的转化率将不变（填“增大“、“减小”或“不变”）
（3）若在原来的容器中，只加入2mol C₃，500℃时充分反应达平衡后，吸收热量Q₃ kJ，C₃浓度=（填＞、=、＜）w mol•L^-1，Q₁、Q₂、Q₃ 之间满足何种关系：Q₃=Q₁-Q₂
（4）改变某一条件，得到如图的变化规律（图中T表示温度，n表示物质的量），可得出的结论正确的是ad；
a．反应速率c＞b＞a
b．达到平衡时A₂的转化率大小为：b＞a＞c
c．T₂＞T₁
d．b点A₂和B₂的物质的量之比为2：1
（5）若将上述容器改为恒压容容器，起始时加入4molA₂和2molB₂，500℃时充分反应达平衡后，放出热量Q₄kJ，则Q₂＜Q₄ （填“＞”、“＜”或“=”）．
（6）下列措施可以同时提高反应速率和B₂的转化率是d（填选项序号）．
a．选择适当的催化剂       b．增大压强   c．及时分离生成的C₃ d．升高温度．

Answer 1

分析 （1）该反应中如果有2molA₂完全反应，则放出Q₁kJ热量，则放出Q₂kJ热量时消耗n（A₂）=$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}×2mol$，A₂的转化率=$\frac{\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}×2mol}{2mol}$；
（2）达到平衡后，若向原容器中通入少量的氩气，容器体积不变，则反应物和生成物浓度不变，平衡不移动；
（3）相同温度下，若在原来的容器中，只加入2mol C₃，如果加入2molA₂和1molB₂是等效平衡，两种情况下达到平衡状态时两个容器中C₃浓度相等；
相同条件下，2mol C₃达到平衡状态时，与加入2mol A₂和1mol B₂达建立完全相同的平衡状态，即从化学平衡状态到完全反应生成2molC₃，两个容器中放出热量之和等于Q₁；
（4）a．相同温度下，反应物浓度越大，反应速率越大；
b．相同温度下，B₂的物质的量越大，达到平衡时A₂的转化率越大；
c．该反应的正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，生成物体积分数减小；
d．当反应物的物质的量之比等于其计量数之比时，生成物的体积分数最大；
（5）该反应前后气体物质的量减小，压强减小，如果是在恒压条件下进行反应，相当于增大压强，平衡正向移动，则反应物的转化率增大；
（6）a．选择适当的催化剂，只增大反应速率但平衡不移动；       
b．增大压强，正逆反应速率都增大，平衡向气体体积减小的方向移动；
c．及时分离生成的C₃，平衡正向移动，但反应速率减小；
d．升高温度，平衡逆向移动．

解答 解：（1）该反应中如果有2molA₂完全反应，则放出Q₁kJ热量，则放出Q₂kJ热量时消耗n（A₂）=$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}×2mol$，A₂的转化率=$\frac{\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}×2mol}{2mol}$=$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$，
故答案为：$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$；
（2）达到平衡后，若向原容器中通入少量的氩气，容器体积不变，则反应物和生成物浓度不变，平衡不移动，则A₂的转化率不变，故答案为：不变；
（3）相同温度下，若在原来的容器中，只加入2mol C₃，如果加入2molA₂和1molB₂是等效平衡，两种情况下达到平衡状态时两个容器中C₃浓度相等，所以C₃浓度=wmol/L；
相同条件下，2mol C₃达到平衡状态时，与加入2mol A₂和1mol B₂达建立完全相同的平衡状态，即从化学平衡状态到完全反应生成2molC₃，两个容器中放出热量之和等于Q₁，所以Q₃=Q₁-Q₂，
故答案为：=；Q₁-Q₂；
（4）a．相同温度下，反应物浓度越大，反应速率越大，所以反应速率c＞b＞a，故正确；
b．相同温度下，B₂的物质的量越大，达到平衡时A₂的转化率越大，所以转化率c＞b＞a，故错误；
c．该反应的正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，生成物体积分数减小，所以T₂＜T₁
，故错误；
d．当反应物的物质的量之比等于其计量数之比时，生成物的体积分数最大，所以b点A₂和B₂的物质的量之比为2：1，故正确；
故选ad；
（5）该反应前后气体物质的量减小，压强减小，如果是在恒压条件下进行反应，相当于增大压强，平衡正向移动，则反应物的转化率增大，所以Q₂＜Q₄，故答案为：＜；
（6）a．选择适当的催化剂，只增大反应速率但平衡不移动，不符合条件，故错误；       
b．增大压强，正逆反应速率都增大，平衡向气体体积减小的方向移动，平衡正向移动，符合条件，故正确；
c．及时分离生成的C₃，平衡正向移动，但反应速率减小，不符合条件，故错误；
d．该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不符合条件，故错误；
故选b．

点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡影响因素等知识点，侧重考查学生分析判断能力，明确等效平衡及正确构建等效平衡是解本题关键，注意：（4）d中反应物物质的量之比等于计量数之比时产物的含量最大，为易错点．