Question

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(fā)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t～t₁階段c（B）未畫出．

（1）若t₁=15min，則t～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(tài)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(fā)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）在相同條件下，若起始時容器中加入a mol A、b mol B和c mol C，要達到t₁時刻同樣的平衡，a、b、c要滿足的條件為______．

Answer 1

【答案】分析：本題以圖象的形式考查影響化學反應速率以及化學平衡移動的因素．
圖二是在四種不同情況下影響化學的平衡，而影響平衡的因素有：濃度、溫度、壓強、催化劑，
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．
再結合圖一可知，A的變化為0.2mol/L，C的變化量為0.3mol/L，
由規(guī)律知，化學反應的速率之比等于化學方程式前的計量系數(shù)比，
可寫出該反應的方程式為2A（g）+B（g） 3C（g），
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，后者為減壓，因為條件只能用一次；
B的平衡濃度是0.4mol/L，則起始時應為0.5mol/L．
起始2molA所對應的濃度為1mol/L，則體積應是2L．
所以B的起始物質的量為0.5mol/L×2L=1mol；
根據平衡狀態(tài)的標志和特征判斷反應是否達到平衡狀態(tài)；
（5）考查的是等效平衡．要最終為相同平衡，則必須折算后與原平衡相等．
解答：解：（1）v===0.02 mol/（L?min），故答案為：0.02 mol/（L?min）；
（2）結合圖一可知，A的變化為0.2mol/L，C的變化量為0.3mol/L，化學反應的速率之比等于化學方程式前的計量系數(shù)比，
可寫出該反應的方程式為2A（g）+B（g） 3C（g），壓強減小，正逆反應速率減小，應反應前后氣體的化學計量數(shù)之和相等，則改變壓強平衡不移動，所以t₄～t₅階段改變的條件為減小壓強，
B的平衡濃度是0.4mol/L，根據方程式可知，濃度的改變值與化學計量數(shù)呈正比，C改變0.3mol/L，則B改變0.1mol/L，
所以起始時應為0.5mol/L，起始2molA所對應的濃度為1mol/L，則體積應是2L，
所以B的起始物質的量為0.5mol/L×2L=1mol，
故答案為：減小壓強； 1.0 mol；
（3）①反應達平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，則有3v_正（A）=2v_逆（C），故①錯誤；
②因氣體的質量不變，容器的體積不變，則反應無論是否達到平衡狀態(tài)，密度都不變，不能作為判斷是否達到平衡的依據，故②錯誤；
③反應前后氣體的物質的量不變，質量不變，混合氣體的平均相對分子質量不變，不能作為判斷是否達到平衡的依據，故③錯誤；
④當達到平衡狀態(tài)時，A、B、C的濃度都不再發(fā)生變化，可作為平衡狀態(tài)的判斷依據，故④正確，
故答案為：④；
（4）根據方程式計算，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，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，
故答案為：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，起始時，將C從理論上轉化為A、B，
則A的物質的量為2mol+×0.6mol=2.4mol，B的物質的量為1mol+×0.6mol=1.2mol，
在相同條件下，若起始時容器中加入a mol A、b mol B和c mol C，要達到t₁時刻同樣的平衡，則所加物質的物質的量必須折算后與原平衡相等．
所以有a+=2.4，b+=1.2，
故答案為：a+=2.4，b+=1.2．
點評：本題以圖象的形式考查影響化學反應速率以及化學平衡移動的因素，題目難度中等，注意等效平衡問題，為本題的難點，也是易錯點．