Question

4．向恒容密閉容器中充入2.0mol A和3.0mol B，發(fā)生反應(yīng)xA（g）+2B（g）?yC（g）．恒溫下反應(yīng)10min后突然改變某一條件，12min時達到化學平衡狀態(tài)I；18min時升高溫度，22min時達到化學平衡狀態(tài)II．容器中A、C的物質(zhì)的量濃度隨時間變化的曲線如圖所示，請根據(jù)題給信息回答下列問題：

（1）從反應(yīng)開始到10min時，該反應(yīng)的平均速率v（A）=0.04mol/（L•min）；平衡狀態(tài)I時，反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率a（A）=60%．x：y=1：2．
（2）容器內(nèi)的壓強：平衡狀態(tài)I與起始狀態(tài)相比較是無法判斷（選填“增大”、“減小”、“相等”或“無法判斷”），逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)（選填“放熱”或“吸熱”）．
（3）推測第10min時改變的反應(yīng)條件可能是③④⑤（選填編號）．
①減壓  ②降溫  ③升溫  ④加催化劑  ⑤增加B的量  ⑥充入氦氣
（4）已知平衡狀態(tài)I時B的物質(zhì)的量為0.6mol，平衡狀態(tài)I的平衡常數(shù)為K₁，則K_l=_40．

Answer 1

分析 （1）A是反應(yīng)物，10 min內(nèi)其濃度減小量為（1.0-0.6）mol•L^-1，則平均反應(yīng)速率=$\frac{△c}{△t}$計算得到，10 min時C的濃度增加0.40 mol•L^-1，平衡狀Ⅰ時A濃度減少1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，C濃度增大為1.2mol/L，A的起始濃度=1mol/L，容器體積為2L，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，則C與A的濃度變化之比是2：1，即x：y=1：2；
（2）恒溫下反應(yīng)10min后突然改變某一條件C增大，A減小的速率增大，x：y=1：2，可以是1，2；2，4，得到反應(yīng)前后的氣體物質(zhì)的量變化不同，可能增加、減小或不變，18min時升高溫度，C物質(zhì)的量濃度減小，A濃度增大，說明平衡逆向進行；
（3）根據(jù)圖象知10 min時反應(yīng)速率加快，恒溫下反應(yīng)10min后突然改變某一條件C增大，A減小的速率增大，依據(jù)影響反應(yīng)速率和反應(yīng)正向進行的反應(yīng)方向分析判斷選項；
（4）若已知平衡狀態(tài)Ⅰ時B的物質(zhì)的量為0.6mol，則可以依據(jù)消耗的反應(yīng)物和增大的生成物物質(zhì)的量之比計算得到計量數(shù)之比，寫出化學方程式，依據(jù)化學平衡三段式列式計算平衡濃度，平衡常數(shù)K₁=$\frac{生成物平衡常數(shù)冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$．

解答 解：（1）A是反應(yīng)物，10 min內(nèi)其濃度減小量為（1.0-0.6）mol•L^-1=0.4mol/L，v（A）=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol/（L•min），圖象分析可知反應(yīng)的物質(zhì)的量之比等于化學計量數(shù)之比得知，平衡狀Ⅰ時A濃度減少1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，C濃度增大為1.2mol/L，A的起始濃度=1mol/L，容器體積為1L，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.6mol/L}{1mol/L}$×100%=60%，消耗量之比等于化學方程式計量數(shù)之比，則C與A的濃度變化之比是2：1，即x：y=1：2
故答案為：0.04mol/（L•min）；60%；1：2；
（2）恒溫下反應(yīng)10min后突然改變某一條件C增大，A減小的速率增大，x：y=1：2，可以是1，2，化學方程式為A（g）+2B（g）?2C（g），反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量減小，若為2，4，化學方程式為：2A（g）+2B（g）?4C（g），反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，若為3，6，則得到化學方程式為：3A（g）+2B（g）?6C（g），反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量增大，得到反應(yīng)前后的氣體物質(zhì)的量變化不同，可能增加、減小或不變，平衡狀態(tài)Ⅰ與起始狀態(tài)的壓強相比較，是不能確定的，無法確定，18min時升高溫度，圖象分析可知，C物質(zhì)的量濃度減小，A濃度增大，說明平衡逆向進行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：無法判斷；放熱；
（3）l0min后化學反應(yīng)速率加快了直到到達化學平衡狀態(tài)，A濃度減小，C濃度增大達到平衡狀態(tài)Ⅰ，上述分析可知反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
①減壓反應(yīng)速率減小，與圖象變化不一致，故①錯誤；
②降溫反應(yīng)速率減小，不符合圖象變化，故②錯誤；
③升溫反應(yīng)速率增大，反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)，所以反應(yīng)仍正向進行最后達到平衡狀態(tài)Ⅰ，故③正確；
④加催化劑，可以加快反應(yīng)速率，故④正確；
⑤增加B的量是增大反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率增大，故⑤正確；
⑥恒溫恒容容器中充入氦氣，總壓增大，分壓不變，速率不變，故⑥錯誤；
所以反應(yīng)條件的為③④⑤．
故答案為：③④⑤；
（4）向恒容密閉容器中充入2.0molA和3.0molB，發(fā)生反應(yīng)xA（g）+2B（g）?yC（g）．A的起始濃度=1mol/L，容器體積為2L，若已知平衡狀態(tài)Ⅰ時B的物質(zhì)的量為0.6mol，消耗B物質(zhì)的量為3.0mol-0.6mol=2.4mol，A消耗物質(zhì)的量=2.0mol-0.4mol/L×2L=1.2mol，C生成物質(zhì)的量=2L×1.2mol/L=2.4mol，化學方程式計量數(shù)之比=1.2：2.4：2.4=1：2：2，化學方程式為：A（g）+2B（g）?2C，
平衡濃度分別為：c（A）=0.4mol/L，c（B）=$\frac{0.6mol/L}{2L}$=0.3mol/L，c（C）=1.2mol/L
平衡狀態(tài)I的平衡常數(shù)為：K₁=$\frac{1．{2}^{2}}{0.4×0．{3}^{2}}$=40，
故答案為：40．

點評 本題考查化學平衡的計算，題目難度中等，涉及反應(yīng)速率、平衡常數(shù)計算、平衡移動等知識，明確化學平衡及其影響為解答關(guān)鍵，注意掌握化學平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率、化學反應(yīng)速率的概念及表達式，試題培養(yǎng)了學生的化學計算能力．