Question

【題目】向一體積不變的密閉容器中加入2mol A、0.6mol C和一定量的B三種氣體．一定條件下發生反應，各物質濃度隨時間變化如圖一所示．圖二為t2時刻后改變反應條件，平衡體系中反應速率隨時間變化的情況，且四個階段都各改變一種不同的條件．已知t3～t4階段使用了催化劑；圖一中t0～t1階段c（B）未畫出．

（1）若t1=15min，則t0～t1階段以C濃度變化表示的反應速率為v（C）=______________．

（2）t4～t5階段改變的條件為______________，B的起始物質的量為______________．

（3）判斷圖一中可逆反應達到平衡狀態的依據是（填序號）______________．

①2v正（A）=3v逆（C）

②混合氣體的密度不變

③混合氣體的平均相對分子質量不變

④A、B、C的濃度都不再發生變化

（4）t5～t6階段保持容器內溫度不變，若A的物質的量共變化了0.01mol，而此過程中容器與外界的熱交換總量為a kJ，寫出此溫度下該反應的熱化學方程式：______________．

（5）容器乙與容器甲的體積相同且保持不變，且乙容器的溫度恒定為甲容器t4～t5時的溫度，若要使C的平衡濃度為1.2mol/L，則在乙容器中加入1.2molA、0.6molB的同時還需要加入___________molC。

Answer 1

【答案】（1）0.02 mol/（L·min）；

（2）減小壓強；1.0 mol；（3）④；

（4）2A（g）+B（g） 3C（g）△H=+200a kJ/mol；

（5）5.4mol。

【解析】

試題分析：（1）15min內，以C濃度變化表示的反應速率為v（C）=(0.6mol/L0.3mol/L)÷15min=0.02 mol/（Lmin）；

（2）t3～t4和t4～t5這兩段平衡是不移動的，則只能是壓強和催化劑影響的，因此應該推斷該反應為等體積變化的反應，t3～t4的平衡比原平衡的速率要快，而t4～t5的速率又變慢，則前者應是加催化劑，因為條件只能用一次，t4～t5段為減小壓強；反應過程中，反應物的濃度降低，生成物的濃度增大，結合圖一可知，A為反應物，C為生成物，A的變化為0.2mol/L，C的變化量為0.3mol/L．又由于該反應為等體積變化的反應，所以B為反應物，根據化學反應的速率之比等于化學方程式前的計量系數比，該反應的方程式為2A（g）+B（g）3C（g），所以，△c（B）=1/2△n（A）=1/2×0.2mol/L=0.1mol/L，起始2molA所對應的濃度為1mol/L，則體積應是2mol÷1mol/L=2L，故B的起始物質的量為n（B）=（0.1mol/L+0.4mol/L）×2L=1mol；

（3）根據方程式計算，若①3v正（A）=2v逆（C），反應達到平衡，現在①2v正（A）=3v逆（C），所以反應未達到平衡狀態，錯誤；②由于反應混合物都是氣體，氣體的質量不變，容器的容積也不變，所以在任何時刻混合氣體的密度不變，故不能據此判斷反應是否處于平衡狀態，錯誤；③由于氣體的物質的量不變，氣體的質量不變，等于在任何情況下混合氣體的平均相對分子質量不變，故不能據此判斷反應是否處于平衡狀態，錯誤；④若A、B、C的濃度都不再發生變化，則用任何一物質表示的正反應、逆反應速率都相等，反應處于平衡狀態，正確；

（4）A的物質的量變化0.01mol，而此過程中容器與外界的熱交換總量為a kJ，則反應2molA時，交換熱量200akJ，而由圖象可知，t5～t6階段應為升高溫度，正反應速率大于逆反應速率，平衡向正反應方向移動，則根據平衡移動原理：升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動，所以該反應的正反應為吸熱反應，所以熱化學方程式為2A（g）+B（g）3C（g）△H=+200a kJ/mol；

（5）反應的方程式為2A（g）+B（g）3C（g），根據方程式計算，若平衡時c(C)= 1.2mol/L，是甲的2倍，由于容器的容積不變，所以開始時氣體的物質的量是甲的2倍。對于甲，若反應從正反應方向開始，其起始時等效開始狀態是n(A)= 2mol +2/3×0.6mol=2.4mol，那么乙若從正反應方向開始，等效開始時n(A)=4.8mol，現在實際加入的A的物質的量是1.2molA，則1.2mol+2/3n(C)=4.8mol，解得n(C)=5.4mol。