Question

3．顺-1，2-二甲基环丙烷和反-1，2-二甲基环丙烷可发生如图1转化：
该反应的速率方程可表示为：v（正）=k（正）c（顺）和v（逆）=k（逆）c（反），k（正）和k（逆）在一定温度时为常数，分别称作正，逆反应速率常数．回答下列问题：
（1）已知：t₁温度下，k（正）=0.006s^-1，k（逆）=0.002s^-1，该温度下反应的平衡常数值K₁=3；该反应的活化能E_a（正）小于E_a（逆），则△H小于0（填“小于”“等于”或“大于”）．
（2）t₂温度下，图2中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是B（填曲线编号），平衡常数值K₂=$\frac{7}{3}$；温度t₁小于t₂（填“小于”“等于”或“大于”），判断理由是放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动．

Answer 1

分析 （1）根据v（正）=k（正）c（顺），k（正）=0.006s^-1，以及v（逆）=k（逆）c（反），k（逆）=0.002s^-1，结合化学平衡状态时正逆反应速率相等，可列出正、反浓度关系，可计算平衡常数，该反应的活化能E_a（正）小于E_a（逆），说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应；
（2）随着时间的推移，顺式异构体的质量分数不断减少，则符合条件的曲线是B，设顺式异构体的起始浓度为x，则可逆反应左右物质的系数相等，均为1，则平衡时，顺式异构体为0.3想，反式异构体为0.7x，所以平衡常数K₂=$\frac{0.7x}{0.3x}$=$\frac{7}{3}$，以此解答该题．

解答 解：（1）根据v（正）=k（正）c（顺），k（正）=0.006s^-1，则v（正）=0.006c（顺），v（逆）=k（逆）c（反），k（逆）=0.002s^-1，则v（逆）=0.002c（反），化学平衡状态时正逆反应速率相等，则0.006c（顺）=0.002c（反），该温度下反应的平衡常数值K₁=$\frac{c（反）}{c（正）}$=$\frac{0.006}{0.002}$=3，该反应的活化能E_a（正）小于E_a（逆），说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则△H小于0，
故答案为：3； 小于；
（2）随着时间的推移，顺式异构体的质量分数不断减少，则符合条件的曲线是B，设顺式异构体的起始浓度为x，则可逆反应左右物质的系数相等，均为1，则平衡时，顺式异构体为0.3想，反式异构体为0.7x，所以平衡常数K₂=$\frac{0.7x}{0.3x}$=$\frac{7}{3}$，因为K₁＞K₂，放热反应升高温度时平衡逆向移动，所以温度t₂＞t₁，
故答案为：B；$\frac{7}{3}$；小于；放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动．

点评 本题考查化学平衡的计算，为2016年海南高考题，侧重于学生的分析、计算能力的考查，注意把握平衡常数的意义以及应用，解答时注意体会图象的涵义，为解答该题的重要突破，难度中等．