Question

4．（I）在一個容積固定不變的密閉容器中進行反應(yīng)：2X（g）+Y（g）?2Z（g），已知將2molX和1molY充入該容器中，反應(yīng)在絕熱條件下達到平衡時，Z的物質(zhì)的量為pmol．回答下列問題：
（1）若把2molX和1molY充入該容器時，處于狀態(tài)I，達到平衡時處于狀態(tài)II（如圖1），則該反應(yīng)的△H＜ 0； 熵變△S＜0  （ 填：“＜，＞，=”）．該反應(yīng)在低溫（填高溫或低溫）條件下能自發(fā)進行．

（2）該反應(yīng)的v-t圖象如圖2中左圖所示．若其他條件不變，僅在反應(yīng)前加入合適的催化劑，則其v-t圖象如圖2中右圖所示．以下說法正確的是②③⑤
①a₁＞a₂  ②b₁＜b₂  ③t₁＞t₂  ④右圖中陰影部分面積更大⑤兩圖中陰影部分面積相等
（3）若該反應(yīng)在容積可變的密閉容器中發(fā)生，在溫度為T₁、T₂時，平衡體系中X的體積分數(shù)隨壓強變化曲線如圖3所示．下列說法正確的是BD．
A． A、C兩點的反應(yīng)速率：A＞C                 B． A、C兩點的氣體密度：A＜C
C． B、C兩點的氣體的平均相對分子質(zhì)量：B＜C    D． 由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法

（II）在容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：mA（g）+nB（g）?pC（g），在一定溫度和不同壓強下達到平衡時，分別得到A的物質(zhì)的量濃度如下表

壓強p/Pa	2×105	5×105	1×106
c（A）/mol•L-1	0.08	0.20	0.44

（1）當壓強從2×10⁵ Pa增加到5×10⁵ Pa時，平衡不移動（填：向左，向右，不）
（2）維持壓強為2×10⁵ Pa，當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，體系中共有amol氣體，再向體系中加入bmolB，當重新達到平衡時，體系中氣體總物質(zhì)的量是（a+b）mol．
（3）其他條件相同時，在上述三個壓強下分別發(fā)生該反應(yīng)．2×10⁵ Pa時，A的轉(zhuǎn)化率隨時間變化如圖4，請在圖4中補充畫出壓強分別為5×10⁵ Pa 和1×10⁶ Pa時，A的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化曲線（請在圖4上畫出曲線并標出相應(yīng)壓強）．

Answer 1

分析 （Ⅰ）（1）正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，容器的容積不變，由圖可知，狀態(tài)Ⅱ的壓強大于狀態(tài)Ⅰ壓強的2倍，反應(yīng)在絕熱條件下進行，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；正反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量減少，所以混亂度減小，△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進行；
（2）加入催化劑，反應(yīng)速率加快，到達平衡的時間縮短，平衡不移動，陰影部分為反應(yīng)物濃度變化量，則兩圖中陰影部分面積相等；
（3）A．A、C兩點都在等溫線上，壓強越大，反應(yīng)速率越快；
B．A、C兩點都在等溫線上，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，壓強越大，容器的容積越小，而混合氣體總質(zhì)量不變；
C．B、C兩點X的體積分數(shù)相同，則相同組分的體積分數(shù)相同；
D．壓強相同，升高溫度，化學平衡向吸熱反應(yīng)移動；
（Ⅱ）（1）由表格數(shù)據(jù)可知，當壓強從2×10⁵Pa增大為5×10⁵Pa時，壓強增大2.5倍，體積變?yōu)?$\frac{1}{2.5}$倍，濃度由0.08增大為0.20mol•L^-1，也增大2.5倍，所以增大壓強平衡不移動；
（2）由（1）可知，增大壓強平衡不移動，所以反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變；
（3）2×10⁵與5×10⁵ Pa時A的轉(zhuǎn)化率不變，但5×10⁵ Pa時反應(yīng)速率快，到達平衡時間縮短．當壓強從5×10⁵Pa增大為1×10⁶Pa時，壓強增大2倍，體積變?yōu)?$\frac{1}{2}$倍，濃度應(yīng)該由0.20增大為0.40mol•L^-1，但是實際上A的濃度為0.44，說明平衡逆向移動，此時B不是氣體，A的轉(zhuǎn)化率減小，反應(yīng)速率增大，時間縮短．

解答 解：（Ⅰ）（1）正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，容器的容積不變，由圖可知，狀態(tài)Ⅱ的壓強大于狀態(tài)Ⅰ壓強的2倍，反應(yīng)在絕熱條件下進行，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則△H＜0；正反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量減少，所以混亂度減小，則△S＜0，△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進行，該反應(yīng)在低溫條件下能自發(fā)進行，
故答案為：＜；＜；低溫；
（2）加入催化劑，反應(yīng)速率加快，所以b₁＜b₂，到達平衡的時間縮短，所以t₁＞t₂，平衡不移動，陰影部分為反應(yīng)物濃度變化量，則兩圖中陰影部分面積相等，
故答案為：②③⑤；
（3）A． A、C兩點都在等溫線上，壓強A點小于C點，壓強越大速率越快，所以反應(yīng)速率A＜C，故A錯誤；
B． A、C兩點都在等溫線上，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，壓強越大，容器的容積越小，而混合氣體總質(zhì)量不變，所以氣體密度：A＜C，故B正確；
C． B、C兩點X的體積分數(shù)相同，則相同組分的體積分數(shù)相同，所以氣體的平均相對分子質(zhì)量相同，故C錯誤；
D． 由狀態(tài)B到狀態(tài)A，壓強相同，溫度不同，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度化學平衡向吸熱反應(yīng)移動，X的體積分數(shù)增大，所以可以通過升溫使狀態(tài)B到狀態(tài)A，故D正確；
故答案為：BD；
（Ⅱ）（1）由表格數(shù)據(jù)可知，當壓強從2×10⁵Pa增大為5×10⁵Pa時，壓強增大2.5倍，體積變?yōu)?$\frac{1}{2.5}$倍，濃度由0.08增大為0.20mol•L^-1，也增大2.5倍，所以增大壓強平衡不移動，
故答案為：不；
（2）由（1）可知，增大壓強平衡不移動，所以反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，所以當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，體系中共有amol氣體，再向體系中加入bmolB，當重新達到平衡時，體系中氣體總物質(zhì)的量是a+b，
故答案為：a+b；
（3）2×10⁵與5×10⁵ Pa時A的轉(zhuǎn)化率不變，但5×10⁵ Pa時反應(yīng)速率快，到達平衡時間縮短．當壓強從5×10⁵Pa增大為1×10⁶Pa時，壓強增大2倍，體積變?yōu)?$\frac{1}{2}$倍，濃度應(yīng)該由0.20增大為0.40mol•L^-1，但是實際上A的濃度為0.44，說明平衡逆向移動，此時B不是氣體，A的轉(zhuǎn)化率減小，反應(yīng)速率增大，時間縮短，A的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化曲線為：，
故答案為：．

點評 本題考查化學平衡影響因素、平衡圖象等，綜合性較強，側(cè)重考查了學生分析數(shù)據(jù)、圖象獲取信息的能力，難度中等．