Question

4．化合物AX₃和单质X₂在一定条件下反应可生成化合物AX₅．回答下列问题：
（1）已知AX₃的熔点和沸点分别为-93.6℃和76℃，AX₅的熔点为167℃．室温时AX₃与气体X₂反应生成l mol AX₅，放出热量123.8kJ．该反应的热化学方程式为AX₃（l）+X₂（g）=AX₅（s）△H=-123.8kJ•mol^-1．
（2）反应AX₃（g）+X₂（g）?AX₅（g）在容积为10L的密闭容器中进行．起始时AX₃和X₂均为0.2mol．反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示．
①实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率 v（AX₅）=1.7×10^-4mol/（L•min）；
②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v（AX₅）由大到小的次序为bca（填实验序号）；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：b加入催化剂，反应速率加快，但平衡点没有改变、c温度升高，反应速率加快，但平衡点向逆反应方向移动（或反应容器的容积和起始物质的量未改变，但起始总压强增大）．
③用p₀表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX₃的平衡转化率，则α的表达式为2（1-$\frac{P}{Po}$）×100%．

Answer 1

分析 （1）根据熔沸点判断出常温下各物质状态，根据生成物与放出热量的关系，计算出反应热，再据此写出热化学方程式；
（2）①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算出反应速率；
②根据到达平衡用时的多少可以比较出反应速率的大小；再根据图象中的曲线的变化趋势判断出条件的改变；
③对于气体来讲，压强之比就等于物质的量之比，根据三段式，进而求得转化率的表达式；

解答 解：（1）因为AX₃的熔点和沸点分别为-93.6℃和76℃，AX₅的熔点为167℃，室温时，AX₃为液态，AX₅为固态，生成1mol AX₅，放出热量123.8kJ，该反应的热化学方程为：AX₃（l）+X₂（g）=AX₅（s）△H=-123.8kJ•mol^-1，
故答案为：AX₃（l）+X₂（g）=AX₅（s）△H=-123.8kJ•mol^-1；
（2）①起始时AX₃和X₂均为0.2mol，即n_o=0.4mol，总压强为160KPa，平衡时总压强为120KPa，设平衡时总物质的量为n，根据压强之比就等于物质的量之比有：$\frac{120Kpa}{160KPa}$=$\frac{n}{0.4mol}$，n=0.30mol，
AX₃（l）+X₂（g）?AX₅（g）
初始 （mol） 0.20 0.20 0
平衡 （mol） 0.20-x 0.20-x x
（0.20-x）+（0.20-x）+x=0.30
x=0.10
v（ AX₅）=$\frac{0.10mol}{10L×60min}$=1.7×10^-4mol/（L•min），
故答案为：1.7×10^-4mol•L^-1•min^-1
②根据到abc达平衡用时的多少可以比较出反应速率的大小为：b＞c＞a；
与实验a相比，b实验到达平衡的时间变小，但平衡没有发生移动，所以为使用催化剂；c实验到达平衡时总压强变大，说明平衡逆向移动，而化学反应速率变大，考虑到该反应是放热反应，所以是升高温度所导致的，
故答案为：bca；加入催化剂，反应速率加快，但平衡点没有改变；温度升高，反应速率加快，但平衡点向逆反应方向移动（或反应容器的容积和起始物质的量未改变，但起始总压强增大）；
③用p₀表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX₃的平衡转化率，根据压强之比就等于物质的量之比有：$\frac{Po}{P}$，n=$\frac{0.4P}{Po}$，
             AX₃（g）+X₂（g）?AX₅（g）
初始 （mol） 0.20     0.20       0
平衡 （mol） 0.20-x   0.20-x    x
（0.20-x）+（0.20-x）+x=n
x=0.40-n=0.4-$\frac{0.4P}{Po}$
α=$\frac{0.4-\frac{0.4P}{Po}}{0.2}$×100%=2（1-$\frac{P}{Po}$）×100%，
故答案为：α=2（1-$\frac{P}{Po}$）×100%；

点评 本题考查了热化学方程式的书写、化学反应速率、转化率的求算、影响化学反应速率和化学平衡的因素等内容，难度中等，关键是要学生能正确理解压强与物质的量的关系，并由此进行计算．