Question

向2L密閉容器中加入一定量的A、B、C三種氣體，一定條件下發生反應，各物質的物質的量隨時間變化如圖甲所示[t₀～15  s階段n(B)未畫出]。圖乙為t₂時刻后改變條件平衡體系中反應速率隨時間變化的情況，且四個階段所改變的外界條件均不同。已知t₃～t₄階段為使用催化劑。觀察下圖，回答以下問題：

(1)甲圖中從反應至達到平衡狀態，生成物C的平均反應速率為____________________。
(2)圖乙中t₂時引起平衡移動的條件是______，t₅時引起平衡移動的條件是_______。（填序號）
A．升高溫度                B．增大反應物濃度          C．使用催化劑              D．減少體系壓強
(3)圖乙中表示平衡混合物中，在這四個階段中C的物質的量最高的一段時間是______。(填序號)：      A．15s-t₂時段      B．t₃-t₄時段      C．t₄-t₅時段          D．t₆以后
(4)該反應的化學方程式可以表示為：_______________________________________________________，
正反應為______________(填“放熱”或“吸熱”)反應。
(5)反應開始時加入的B的物質的量為________________。

Answer 1

(1)  0.004mol·L^-1·s^-1    (2)B                A        (3)  D
(4)  3A(g)   B(g)+2C(g)             吸熱      (5)  0.04mol

試題分析：（1）根據甲圖可知，反應進行到15s時達到平衡狀態，此時C的物質的量增加了0.22mol－0.10mol＝0.12mol，則其濃度變化量為0.12mol÷2L＝0.06mol/L，所以從反應至達到平衡狀態，生成物C的平均反應速率為0.06mol/L÷15s＝0.004mol/(L·s)。
（2）根據乙圖可知，t₂時正反應速率瞬間增大，而逆反應速率逐漸增大，平衡向正反應方向移動，所以改變的條件應該是增大反應物的濃度，答案選B；同樣根據乙圖可知，t₅時正逆反應速率均增大，但正反應速率大于逆反應速率，平衡向正反應方向移動。由于四個階段所改變的外界條件均不同，而t₂時改變的條件是增大反應物濃度，t₃～t₄階段為使用催化劑，t₄-t₅階段正逆反應速率減小相同的倍數，平衡不移動，因此改變的條件只能是降低越強，這說明反應前后體積不變。所以t₅時引起平衡移動的條件就只能是升高溫度，答案選A。
（3）根據（2）中分析可知，從t₂開始平衡是向正反應方向移動的，t₃、t₄時平衡不移動，t₅時平衡又向正反應方向移動，所以在這四個階段中C的物質的量最高的一段時間是t₆以后，答案選D。
（4）根據（2）中分析可知，該反應前后體積不變，又因為根據甲圖可知，平衡時A、C的物質的量變化量分別為0.18mol、0.12mol，即二者的變化量之比是3:2，其中A是反應物，C是生物，這說明B也一定是生成物，所以該反應的化學方程式可以表示為3A(g)   B(g)+2C(g)。升高溫度平衡向正反應方向移動，因此正方應是吸熱反應。
（5）平衡時生成C的物質的量是0.12mol，則根據反應方程式3A(g)   B(g)+2C(g)可知，生成B的物質的量是0.06mol。根據甲圖可知，平衡時B的物質的量是0.1mol，所以反應開始時加入的B的物質的量為0.1mol－0.06mol＝0.04mol。