Question

3．（I）在一个容积固定不变的密闭容器中进行反应：2X（g）+Y（g）?2Z（g），已知将2molX和1molY充入该容器中，反应在绝热条件下达到平衡时，Z的物质的量为pmol．回答下列问题：

（1）若把2molX和1molY充入该容器时，处于状态I，达到平衡时处于状态II（如图1），则该反应的△H＜ 0； 熵变△S＜0  （ 填：“＜，＞，=”）．该反应在低温（填高温或低温）条件下能自发进行．
该反应的v-t图象如图2中甲图所示．若其他条件不变，仅在反应前加入合适的催化剂，则其v-t图象如图2中乙图所示．以下说法正确的是②③⑤
①a₁＞a₂  ②b₁＜b₂  ③t₁＞t₂  ④右图中阴影部分面积更大⑤两图中阴影部分面积相等
（3）若该反应在容积可变的密闭容器中发生，在温度为T₁、T₂时，平衡体系中X的体积分数随压强变化曲线如图3所示．下列说法正确的是BD．
A．A、C两点的反应速率：A＞C                 B．A、C两点的气体密度：A＜C
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C   D．由状态B到A，可以用加热的方法
（II）在容积可变的密闭容器中发生反应：mA（g）+nB（g）?pC（g），在一定温度和不同压强下达到平衡时，分别得到A的物质的量浓度如下表

压强p/Pa	2×105	5×105	1×106
c（A）/mol•L-1	0.08	0.20	0.44

（1）当压强从2×10⁵Pa增加到5×10⁵ Pa时，平衡不移动（填：向左，向右，不）维持压强为2×10⁵ Pa，当反应达到平衡状态时，体系中共有amol气体，再向体系中加入bmolB，当重新达到平衡时，体系中气体总物质的量是a+bmol．
（2）其他条件相同时，在上述三个压强下分别发生该反应．2×10⁵ Pa时，A的转化率随时间变化如图4，请在图4中补充画出压强分别为5×10⁵ Pa 和1×10⁶ Pa时，A的转化率随时间的变化曲线（请在图4上画出曲线并标出相应压强）．

Answer 1

分析 （Ⅰ）（1）由图可知状态Ⅱ的压强大于状态Ⅰ压强的2倍，所以平衡逆向移动；根据反应前后气体的变化判断；△H-T△S＜0反应自发进行；
（2）加入催化剂，反应速率加快，到达平衡的时间缩短，所以平衡不移动；
（3）A． 根据压强判断A、C两点的反应速率；
B． 压强越大，体积越小，密度越大；
C． B、C两点的X的体积分数相同，则气体物质的量相同，所以气体的平均相对分子质量相同；
D． 由状态B到状态A，压强相同，温度不同；
（Ⅱ）（1）根据压强变化与浓度变化关系分析；反应前后气体的物质的量不变；
（2）2×10⁵与5×10⁵ Pa时A的转化率不变，反应时间缩短，1×10⁶ Pa时，A的转化率减小，反应速率增大时间缩短．

解答 解：（Ⅰ）（1）由图可知状态Ⅱ的压强大于状态Ⅰ压强的2倍，所以平衡逆向移动，反应在绝热条件下进行，逆向进行，说明正反应为放热反应；已知2X（g）+Y（g）?2Z（g），反应后气体的物质的量减少，所以混乱度减小，△S＜0，△H-T△S＜0反应自发进行，该反应在低温条件下能自发进行，
故答案为：＜；＜；低温；
（2）加入催化剂，反应速率加快，所以b₁＜b₂，到达平衡的时间缩短，所以t₁＞t₂，平衡不移动，则两图中阴影部分面积相等，
故答案为：②③⑤；
（3）A． 已知压强A点小于C点，压强越大速率越快，所以反应速率A＜C，故A错误；
B． 压强越大，体积越小，密度越大，所以气体密度：A＜C，故B正确；
C． B、C两点的X的体积分数相同，则气体物质的量相同，所以气体的平均相对分子质量相同，故C错误；
D． 由状态B到状态A，压强相同，温度不同，所以可以通过升温使状态B到状态A，故D正确；
故答案为：BD；
（Ⅱ）（1）由表格数据可知当压强从2×10⁵Pa增大为5×10⁵Pa时，压强增大2.5倍，体积变为$\frac{1}{2.5}$倍，浓度由0.08增大为0.20mol•L^-1，也增大2.5倍，所以增大压强平衡不移动，由（1）可知，增大压强平衡不移动，所以反应前后气体的物质的量不变，所以当反应达到平衡状态时，体系中共有amol气体，再向体系中加入bmolB，当重新达到平衡时，体系中气体总物质的量是a+b，故答案为：不；a+b；
（2）2×10⁵与5×10⁵ Pa时A的转化率不变，反应时间缩短，1×10⁶ Pa时，平衡逆移，A的转化率减小，反应速率增大，时间缩短，依此作图为：，故答案为：．

点评 本题考查了平衡常数、平衡移动、平衡图象等，综合性较强，难度中等，注意对图象和表格数据的分析是解题的关键，考查了学生分析图象提取图象信息的能力．