Question

在實驗室中做如下實驗：一定條件下，在容積為2.0 L的恒容密閉容器中，發(fā)生如下反應：

2A（g）+B（g）2C（g）；ΔH=Q kJ·mol^-1

（1）若A、B起始物質(zhì)的量均為零，通入C的物質(zhì)的量（mol）隨反應時間（min）的變化情況如下表：

根據(jù)上表數(shù)據(jù)，完成下列填空：

①在實驗1中反應在10—20 min內(nèi)反應的平均速率為  ①  mol·（L·min）^-1；實驗2中采取的措施是  ②  ；實驗3中n₃  ③  1.0 mol（填“＞”“＝”或“＜”）。

②比較實驗4和實驗1，可推測該反應中Q  ④  0（填“＞”“＝”或“＜”），理由是    ⑤    。

（2）在另一反應過程中A（g）、B（g）、C（g）物質(zhì)的量變化如下圖所示，根據(jù)圖中所示判斷下列說法正確的是  ⑥  。

a.10—15 min可能是升高了溫度             b.10—15 min可能是加入了催化劑

c.20 min時可能是縮小了容器體積           d.20 min時可能是增加了B的量

（3）一定條件下，向上述容器中通入5 mol A（g）和3 mol B（g），此時容器的壓強為p（始）。反應進行并達到平衡后，測得容器內(nèi)氣體壓強為p（始）的。若相同條件下，向上述容器中分別通入a mol A（g）、b mol B（g）、c mol C（g），欲使達到新平衡時容器內(nèi)氣體壓強仍為p（始）的。

①a、b、c必須滿足的關系是  ⑦  ，  ⑧  。（一個用a、c表示，另一個用b、c表示）

②欲使起始時反應表現(xiàn)為向正反應方向進行，則a的取值范圍是  ⑨  。

Answer 1

①v（C）=0.006 5 mol·(L·min）^-1  ②使用催化劑  ③＞  ④＜

⑤溫度降低，C的平衡濃度升高，說明逆反應吸熱  ⑥b、d  ⑦a+c=5  ⑧b+=3  ⑨3＜a≤5

解析：本題綜合考查化學反應速率、平衡移動方向判斷、等效平衡等知識,特點是會分析圖和表。

（1）關鍵是從圖中的因果關系（條件改變及其影響結果）中發(fā)現(xiàn)關系。在①的計算中，要注意速率單位與題目數(shù)據(jù)的物理量是否吻合。實驗2與實驗1的差別僅在于（條件沒有改變）一是第10分鐘時反應消耗的C的量多，二是反應先達到平衡——反應速率快——使用催化劑。實驗3的特點是平衡時C的物質(zhì)的量明顯高于實驗1和實驗2，但條件沒有改變——化學平衡、化學平衡常數(shù)就沒有改變，說明只能是改變了反應物的量。實驗4是條件改變導致平衡時C的含量改變，只能考慮勒夏特列原理。

（2）在10—15 min，由于A、B、C三線斜率明顯增大，說明反應速率加大。但由于三者增大的幅度相同，說明是催化劑而不是溫度升高（溫度升高對吸熱反應速率增大的幅度明顯大于放熱反應）。

20 min時，僅一種物質(zhì)的濃度變化，所以不可能是容器的容積改變。從三條線在10 min時的變化量看，中間的線表示的物質(zhì)是B，因為它的變化量是其他物質(zhì)的二分之一，它在20 min時的獨自增加，只能說明是單獨增加了B的量。

（3）在相同條件下的兩個，說明了這兩個反應是達到了相同的平衡狀態(tài)。在一個密閉容器中的任何化學反應，在這個容器中都遵循守恒定律：反應原子數(shù)守恒、質(zhì)量守恒。所以，a、b、c之間也必然滿足這些守恒關系，本題中只涉及原子守恒。a、c是所有含A元素的物質(zhì)，它們之間的關系是A原子守恒的關系，b、c之間的關系則是B原子守恒的關系。

根據(jù)等效平衡原理、差量法計算及三量式計算方法進行計算和判斷。反應物共8 mol，反應前后壓強減小到原來的，根據(jù)阿伏加德羅定律知，在反應中有1 mol的物質(zhì)的量差。則有

                    2A（g）  +  B（g）2C（g）  Δn   

起始量（mol）  5 mol       3 mol

轉(zhuǎn)化量（mol）  2 mol       1 mol           2 mol     1 mol

平衡量（mol）  3 mol       2 mol           2 mol

所以：要使反應向正反應方向移動，則a＞3，由于容器中A的最大量是5 mol，所以，3＜a≤5。