Question

向一定體積的密閉器中加入2mol A、0.6molC和一定量的B三種氣體．一定條件下發(fā)生反應(yīng)，各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如圖（Ⅰ）所示，其中t₀～t₁ 階段c（B）未畫(huà)出．圖（Ⅱ）為t₂時(shí)刻后改變反應(yīng)條件，化學(xué)反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的情況，四個(gè)階段改變的條件均不相同，每個(gè)階段只改變濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑中的一個(gè)條件，其中t₃～t₄階段為使用催化劑．

 請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）若t₁=15min，則t₀～t₁階段以C物質(zhì)的濃度變化表示反應(yīng)速率為

 

．
（2）t₄～t₅階段改變的條件為

 

，B的起始物質(zhì)的量濃度為

 

，各階段平衡時(shí)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)如下表所示：

t1～t2	t2～t3	t3～t4	t4～t5	t5～t6
K1	K2	K3	K4	K5

則K₁=

 

（保留兩位小數(shù)），
K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之間的關(guān)系為

 

（用“＞”、“＜”或“=”連接）．
（3）t₅～t₆階段保持容器內(nèi)溫度不變，若A的物質(zhì)的量共變化了0.01mol，而此過(guò)程中容器與外界的熱交換總量為akJ，寫(xiě)出此溫度下該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

 

 

．
（4）在相同條件下，若起始時(shí)容器中加入a mol A、b mol B和c mol C，要達(dá)到t₁時(shí)刻同樣的平衡，a、b、c要滿(mǎn)足的條件為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（C）；
（2）（3）圖Ⅱ是在四種不同情況下影響化學(xué)的平衡，而影響平衡的因素有：濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑；t₃～t₄和t₄～t₅這兩段平衡是不移動(dòng)的，則只能是壓強(qiáng)和催化劑影響的，因此應(yīng)該推斷該反應(yīng)為等體積變化的反應(yīng)，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(yīng)是加催化劑，因?yàn)闂l件只能用一次，t₄～t₅段為減壓；
反應(yīng)物的濃度降低，生成物的濃度增大，結(jié)合圖Ⅰ可知，A為反應(yīng)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(yīng)為等體積變化的反應(yīng)，所以B為反應(yīng)物，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的速率之比等于化學(xué)方程式前的計(jì)量系數(shù)比，寫(xiě)出該反應(yīng)的方程式為2A（g）+B（g） 3C（g），起始2molA所對(duì)應(yīng)的濃度為1mol/L，則體積應(yīng)是2L，t₅-t₆ 階段為升高溫度，v（正）＞（逆），平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)；根據(jù)平衡常數(shù)，平衡移動(dòng)解答K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之間的關(guān)系；
（4）要達(dá)到t₁時(shí)刻同樣的平衡，應(yīng)為完全等效平衡，則折算后與原平衡相等．

解答： 解：（1）15min內(nèi)，以C濃度變化表示的反應(yīng)速率為v（C）=

0.6mol/L-0.3mol/L

15min

=0.02 mol/（L?min），故答案為：0.02 mol/（L?min）；
（2）t₃～t₄和t₄～t₅這兩段平衡是不移動(dòng)的，則只能是壓強(qiáng)和催化劑影響的，因此應(yīng)該推斷該反應(yīng)為等體積變化的反應(yīng)，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(yīng)是加催化劑，因?yàn)闂l件只能用一次，t₄～t₅段為減壓．反應(yīng)物的濃度降低，生成物的濃度增大，結(jié)合圖Ⅰ可知，A為反應(yīng)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(yīng)為等體積變化的反應(yīng)，所以B為反應(yīng)物，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的速率之比等于化學(xué)方程式前的計(jì)量系數(shù)比，該反應(yīng)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，故B的起始物質(zhì)的量濃度為c（B）=0.1mol/L+0.4mol/L=0.5mol/L，t₁-t₂段，處于平衡狀態(tài)，c（A）_平衡=0.8mol/L，c（B）_平衡=0.4mol/L，c（C）_平衡=0.6mol/L，K₁=

c3(C)

c2(A)?c(B)

=

0．63

0．82×0.4

=0.84，
t₂-t₃段，為改變濃度，平衡移動(dòng)，平衡常數(shù)不變，K₂=0.84，
t₃-t₄段，使用催化劑，加快反應(yīng)，平衡常數(shù)不變，K₃=0.84，
t₄-t₅段，為降低壓強(qiáng)，反應(yīng)速率降低，平衡不移動(dòng)，平衡常數(shù)不變，K₄=0.84，
t₅-t₆段，為升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，
故 K₁=K₂=K₃=K₄＜K₅，
故答案為：減小壓強(qiáng)；0.5mol/L；0.84； K₁=K₂=K₃=K₄＜K₅；  
（3）根據(jù)方程式計(jì)算，若A的物質(zhì)的量共變化了0.01mol，而此過(guò)程中容器與外界的熱交換總量為a kJ，則反應(yīng)2molA時(shí)，交換熱量200akJ，而由圖象可知，t₅～t₆階段應(yīng)為升高溫度，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以熱化學(xué)方程式為2A（g）+B（g）  3C（g）△H=+200a kJ/mol，
故答案為：2A（g）+B（g）  3C（g）△H=+200a kJ/mol；
（4）反應(yīng)的方程式為2A（g）+B（g）  3C（g），根據(jù)方程式計(jì)算，起始時(shí)，將C從理論上轉(zhuǎn)化為A、B，則A的物質(zhì)的量為2mol+

2

3

×0.6mol=2.4mol，B的物質(zhì)的量為1mol+

1

3

×0.6mol=1.2mol，在相同條件下，若起始時(shí)容器中加入a mol A、b mol B和c mol C，要達(dá)到t₁時(shí)刻同樣的平衡，則所加物質(zhì)的物質(zhì)的量必須折算后與原平衡相等．
所以有a+

2

3

c=2.4，b+

1

3

c=1.2，故答案為：a+

2

3

c=2.4，b+

1

3

c=1．

點(diǎn)評(píng)：本題以圖象的形式考查影響化學(xué)反應(yīng)速率以及化學(xué)平衡移動(dòng)的因素，題目難度中等，注意等效平衡問(wèn)題，為本題的難點(diǎn)，也是易錯(cuò)點(diǎn)．