Question

向一体积不变的密闭容器中充入2mol A，0.6mol C和一定量的B三种气体．一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间变化的关系如图1所示，其中t₀-t₁阶段c（B）未画出．图2为反应体系中反应速率随时间变化的情况，且t₂，t₃，t₄各改变一种不同的条件．

（1）若t₁=15min，则t₀-t₁阶段以C的浓度变化表示的反应速率v（C）=

 

．
（2）t₃时改变的条件为

 

，B的起始物质的量为

 

．
（3）各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示：

t1-t2	t2-t3	t3-t4	t5-t6
K1	K2	K3	K4

则K₁=

 

（保留两位小数），K₁、K₂、K₃、K₄之间的关系为

 

．（用“＞”、“＜”或“=”连接）．
（4）t₄-t₅阶段，若A的物质的量变化了0.01mol，而此阶段中反应体系的能量变化为a kJ，写出此条件下该反应的热化学方程式：

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡建立的过程

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据化学反应速率计算公式得到答案；
（2）图2是在四种不同情况下影响化学的平衡，而影响平衡的因素有：浓度、温度、压强、催化剂；t₂～t₃和t₃～t₄这两段平衡是不移动的，则只能是压强和催化剂影响的，因此应该推断该反应为等体积变化的反应，t₂～t₃的平衡比原平衡的速率要快，而t₃～t₄的速率又变慢，则前者应是加催化剂，因为条件只能用一次，t₄～t₅段为减压或者取出平衡时混合气体；反应物的浓度降低，生成物的浓度增大，结合图1可知，A为反应物，C为生成物，A的变化为0.2mol/L，C的变化量为0.3mol/L．又由于该反应为等体积变化的反应，所以B为反应物，根据化学反应的速率之比等于化学方程式前的计量系数比，写出该反应的方程式为2A（g）+B（g）?3C（g），起始2molA所对应的浓度为1mol/L，则体积应是2L，据此判断B起始浓度；
（3）根据平衡常数，平衡移动解答K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之间的关系，平衡常数随温度变化；
（4）根据A的物质的量变化和热量变化求出热效应数值．

解答： 解：（1）15min内，以C浓度变化表示的反应速率为v（C）=

(0.6-0.3)mol/L

15min

=0.02 mol/（L?min），
故答案为：0.02 mol/（L?min）；
（2）t₂～t₃和t₃～t₄这两段平衡是不移动的，则只能是压强和催化剂影响的，因此应该推断该反应为等体积变化的反应，t₂～t₃的平衡比原平衡的速率要快，而t₃～t₄的速率又变慢，则前者应是加催化剂，因为条件只能用一次，t₃～t₄段为减压或取出部分平衡混合气体；
反应物的浓度降低，生成物的浓度增大，结合图1可知，A为反应物，C为生成物，A的变化为0.2mol/L，C的变化量为0.3mol/L．又由于该反应为等体积变化的反应，所以B为反应物，根据化学反应的速率之比等于化学方程式前的计量系数比，该反应的方程式为2A（g）+B（g）?3C（g），所以，△c（B）=

1

2

△c（A）=

1

2

×0.2mol/L=0.1mol/L，起始2molA所对应的浓度为1mol/L，则体积应是

2mol

1mol/L

=2L，故B的起始物质的量为n（B）=（0.1mol/L+0.4mol/L）×2L=1.0mol；
故答案为：减小压强或取出部分平衡混合气体；1．O mol；
（3）t₁-t₂段，处于平衡状态，c（A）_平衡=0.8mol/L，c（B）_平衡=0.4mol/L，c（C）_平衡=0.6mol/L，
K₁=

c3(C)

c2(A)c(B)

=

0.6×0.6×0.6

0.8×0.8×0.4

=0.84，
t₂-t₃段，为使用催化剂，加快反应，平衡常数不变，K₂=0.84，
K₃-t₄段，为降低压强，反应速率降低，平衡不移动，平衡常数不变，K₃=0.84，
t₅-t₆段，为升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，K₄＞0.84，
故 K₁=K₂=K₃=＜K₄，
故答案为：0.84； K₁=K₂=K₃=＜K₄；
（4）根据方程式计算，若A的物质的量共变化了0.01mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ，则反应2molA时，交换热量200akJ，而由图象可知，t₄～t₅阶段应为升高温度，正反应速率大于逆反应速率，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，所以热化学方程式为2A（g）+B（g）?3C（g）△H=+200a kJ/mol，
故答案为：2A（g）+B（g）?3C（g）△H=+200a kJ/mol．

点评：本题以图象的形式考查影响化学反应速率以及化学平衡移动的因素，题目难度中等，注意等效平衡问题，为本题的难点，也是易错点．