Question

6．将1.2mol的A气体充入2L恒容密闭容器中发生反应：A（g）?2B（g）．在三种不同条件下进行实验，A的物质的量随时间的变化如图所示．试回答下列问题：
（1）实验1中，4s时A的转化率为37.5%；此条件下该反应的平衡常数K₁的值为1.2mol/L．
（2）实验2与实验1对比，其可能隐含的反应条件是使用催化剂．
（3）根据实验3与实验1的图象比较，可推测该反应是吸热（填“放热”或“吸热”）反应．设实验1～3的平衡常数的值分别为K₁、K₂、K₃，则它们之间的关系为K₁=K₂＜K₃（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）为了验证增大催化剂的表面积、增大压强可提高化学反应速率这一结论，某同学在实验1的基础上又利用该容器设计了实验4和实验5，部分实验条件及数据见下表．请将表格补充完整

实验编号 及其目的	V（容积）/L	t/℃	n（A起始）/mol	n（B起始）/mol	催化剂的质量/g	催化剂的表面积/m2•g-1[来源：Z．xx．k．Com]
实验1 参照对比实验	2	80	1.2	0	a	b
实验4：催化剂的表面积对反应速率的影响
实验5目的：	1

Answer 1

分析 （1）A的转化率=$\frac{A的浓度变化量}{A的起始浓度}$×100%；依据化学方程式计算平衡浓度，结合平衡常数概念是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到；
（2）实验2与实验1对比，反应都从浓度为0.6mol/LA的反应开始建立平衡，温度相同，平衡时B的浓度相同，到达平衡的时间实验2比实验1少，只能是实验2使用催化剂；
（3）根据温度对化学平衡的影响判断；结合图表中平衡常数随温度变化分析K₁、K₂、K₃它们之间的关系；
（4）根据该实验室为了验证增大催化剂的表面积、压强可提高化学反应速率这一结论分析，实验5目的：探究压强对反应速率的影响．

解答 解：（1）根据图象可知：A的转化率=$\frac{A的浓度变化量}{A的起始浓度}$×100%=$\frac{0.225mol•{L}^{-1}}{0.6mol{•L}^{-1}}$×100%=37.5%；
 80℃时        A（g）?2B（g）．
起始量（mol）  1.2            0      
变化量（mol）  0.6            1.2    
平衡量（mol）  0.6            1.2   
反应平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（B）}{c（A）}$=$\frac{（\frac{1.2mol}{2L}）^{2}}{\frac{0.6mol}{2L}}$═1.2mol/L，
故答案为：37.5%；1.2mol/L；
（2）实验2和实验1相比，反应都从浓度为0.6mol/LA的反应开始建立平衡，温度相同，平衡时B的浓度相同，到达平衡的时间实验2比实验1少，即条件改变只加快反应速率，不影响平衡移动，反应前后为气体体积增加的反应，故只能是实验2使用催化剂，
故答案为：使用催化剂；
（3）根据实验3与实验1的图象比较，可看出升高温度，A的平衡浓度减小，说明升高温度平衡向正反应方向移动，故正反应是吸热反应，平衡常数只随温度变化，实验2与实验1温度相同，所以K₁=K₂，
正反应是吸热反应，升高温度向正反应方向进行，实验3反应温度为85℃，大于实验1与实验2温度，所以生成物浓度大，平衡常数大，所以K₂＜K₃，
故答案为：吸热；=；＜；
（4）实验4：目的是探究催化剂的表面积对反应速率的影响，所以只改变催化剂比表面积，探究催化剂比表面积对化学反应速率的影响，其它参数不变，可将催化剂的表面积变为2b（或nb（n＞1）），该实验室为了验证增大催化剂的表面积、压强可提高化学反应速率这一结论分析，实验5目的：探究压强对反应速率的影响，所以通过改变容器的体积来实现，所以各数据如下，
故答案为：

实验编号及其目的	V（容积）/L	t/℃	n（A起始）/mol	n（B起始）/mol	催化剂的质量/g	催化剂的表面积/m2•g-1
	2	80	1.2	0	a	2b（或nb（n＞1））
实验5目的： 压强对反应速率的影响		80	1.2	0	a	b

点评 本题以图象为载体考查平衡影响因素、平衡常数的计算、读图提取信息能力，题目难度中等，注意结合图的信息运用知识解决问题．