Question

9．已知2A₂（g）+B₂（g）?2C（g）；△H=-a kJ/mol（a＞0），在一个有催化剂的2L容积的固定容器中加入2mol A₂和1mol B₂，在500℃时充分反应5min后达平衡后，共放出热量b kJ．请回答下列问题：
（1）用A表示反应在前5min的速率$\frac{b}{5a}$mol/（L•min）（用含a和b的式子表示）
（2）若在原来的容器中，只加入2mol C，500℃时充分反应达平衡后，吸收热量ckJ，a、b、c之间满足何种关系b+c=a（用代数式表示）．
（3）能说明该反应已经达到平衡状态的是bc填序号，有一个或多个选项符合题意，下同）．
a、v（C）=2v（B₂）                    b、容器内气体压强保持不变
c、v_逆（A₂）=2v_正（B₂）               d、容器内的气体密度保持不变
（4）为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是c．
a、及时分离出C气体    b、适当升高温度；  c、增大B₂的浓度     d、选择高效的催化剂
（5）若其他条件不变，反应在500℃时达到平衡后，向容器中加入一定量的C（g），重新达到平衡后，A₂的体积分数与原平衡相比减小（填“增大”、“减小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）根据反应2A₂（g）+B₂（g）?2C（g）；△H=-a kJ/mol（a＞0），及放出热量b kJ可计算出参加反应的A的物质的量，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算；
（2）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，放出热量为c kJ，据此判断；
（3）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质物质的量、物质的量浓度、百分含量都不变，以及由此引起的一系列物理量不变；
（4）该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应，为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动，应该采用增大反应物浓度方法；
（5）若其他条件不变，反应在500℃时达到平衡后，向容器中加入一定量的C（g），可以设计成先将C在另一容器中保持与原平衡等压的条件下建立平衡，然后再将建立的平衡在原容器体积不变的情况下加入原平衡体系，此时相当于对原平衡体系加压，据此判断；

解答 解：（1）根据反应2A₂（g）+B₂（g）?2C（g）；△H=-a kJ/mol（a＞0），当放出热量b kJ时，则有$\frac{2b}{a}$mol的A参加反应，所以在前5minA的速率为$\frac{\frac{\frac{2b}{a}mol}{2L}}{5min}$mol/（L•min）=$\frac{b}{5a}$mol/（L•min），
故答案为：$\frac{b}{5a}$；
（2）相同条件下，2mol C₃达到平衡状态时，与加入2mol A₂和1mol B₂建立完全相同的平衡状态，即等效平衡，C₃=w mol/L，即从化学平衡状态到完全反应生成2molC，放出热量为c kJ，由于等效平衡的正逆反应转化率之和等于1，则b+c=a，
故答案为：b+c=a；
（3）a、V（C₃）=2V（B₂）时，该反应可能达到平衡状态也可能没有达到平衡状态，与反应初始浓度及转化率有关，不能据此判断平衡状态，故错误；  
b、该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，当容器内压强保持不变时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
c、V逆（A₂）=2V正（B₂）=V正（A₂），同一物质的正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故正确；
d、混合气体遵循质量守恒定律，则反应前后混合气体质量不变，容器体积不变，则容器内的密度保持不变，不能据此判断平衡状态，故错误；
故选bc；
（4）a、及时分离出C₃气体，平衡正向移动，但反应速率减小，故错误；  
b、适当升高温度反应速率增大但平衡逆向移动，故错误；  
c、增大B₂的浓度，平衡正向移动且反应速率增大，故正确； 
d、选择高效的催化剂，反应速率增大但平衡不移动，故错误；
故选c；
（5）若其他条件不变，反应在500℃时达到平衡后，向容器中加入一定量的C（g），可以设计成先将C在另一容器中保持与原平衡等压的条件下建立平衡，然后再将建立的平衡在原容器体积不变的情况下加入原平衡体系，此时相当于对原平衡体系加压，则平衡向正反应方向移动，所以A的体积分数减小，
故答案为：减小．

点评 本题考查化学平衡影响因素、化学反应速率影响因素、平衡状态判断等知识点，为高频考点，注意：催化剂只影响反应速率不影响平衡移动，只有反应前后改变的物理量不变时可逆反应才能达到平衡状态，为易错点．